《高中物理 第17章 第1、2節(jié) 能量量子化 光的粒子性課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第17章 第1、2節(jié) 能量量子化 光的粒子性課件 新人教版選修3-5.ppt（58頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-5,波粒二象性,第十七章,第一節(jié) 能量量子化 第二節(jié) 光的粒子性,第十七章,如圖所示，把一塊鋅板連接在驗(yàn)電器上，用紫外線燈照射鋅板，觀察到驗(yàn)電器的指針發(fā)生了變化，這說明鋅板帶了電。你知道鋅板是怎樣帶上電的嗎？,,1.熱輻射 (1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射________，這種輻射與物體的_____有關(guān)，所以叫熱輻射。 (2)特征：熱輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的_____而有所不同。 2．黑體 (1)定義：如果某種物體在任何溫度下能夠完全吸收入射的__________________而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。 (2)黑體輻射的特征：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的_____有關(guān)。,黑體與黑體輻射,電磁波,溫度,溫度,各種波長的電磁波,溫度,3．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的_____有關(guān)，如圖所示。 (1)隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都_____； (2)隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長_____的方向移動(dòng)。,溫度,增加,較短,1.定義 普朗克認(rèn)為，帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位__________地輻射或吸收的，這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 2．能量子大小 ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為________常量，h＝6.62610－34Js(一般取h＝6.6310－34Js)。 3．能量的量子化 在微觀世界中能量是________的，或者說微觀粒子的能量是_____的。,能量子,整數(shù)倍,一份一份,普朗克,量子化,分立,1.光電效應(yīng) 照射到金屬表面的光，能使金屬中的_____從表面逸出的現(xiàn)象。如圖所示。,光電效應(yīng),電子,2．光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來的_____。 3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)存在著飽和光電流：在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，_____電流越大。這表明對于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的__________越多。 (2)存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的最大初動(dòng)能與入射光的_____有關(guān)，而與入射光的_____無關(guān)，當(dāng)入射光的頻率低于__________時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。 (3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)幾乎是_____發(fā)生的，從光照射到產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過_____s。,電子,飽和,光電子數(shù),頻率,強(qiáng)弱,截止頻率,瞬時(shí),10－9,愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,一份一份,能量子,逸出功,1.光的散射 光在介質(zhì)中與__________相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。 2．康普頓效應(yīng) 美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有_____________的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。,康普頓效應(yīng),物質(zhì)微粒,波長大于λ0,光子的動(dòng)量,電子,變小,長,一、對黑體及黑體輻射的理解 1．對黑體的理解 絕對的黑體實(shí)際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替。如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個(gè)小孔就成了一個(gè)絕對黑體。,,2．一般物體與黑體的比較,特別提醒： (1)熱輻射不一定要高溫，任何溫度的物體都發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。 (2)黑體是一個(gè)理想化的物理模型，實(shí)際不存在。 (3)黑體看上去不是一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看作黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮，例如：煉鋼爐口上的小孔。一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被看作黑體來處理。,“非典”期間，很多地方用紅外熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走過，便可知道他的體溫是多少，你知道其中的道理嗎？,答案：根據(jù)熱輻射規(guī)律可知，人的體溫的高低，直接決定了這個(gè)人輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度。通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況就知道這個(gè)人的體溫。,3．意義 可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 4．量子化現(xiàn)象 在微觀世界中物理量分立取值的現(xiàn)象稱為量子化現(xiàn)象。 5．量子化假設(shè)的意義 普朗克的能量子假設(shè)，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識，對現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量h是自然界中最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征。,由能量量子化假說可知，能量是一份一份的，而不是連續(xù)的，在宏觀概念中，舉一些我們周圍不連續(xù)的實(shí)例。 答案：人的個(gè)數(shù)，自然數(shù)，汽車等。,三、光電效應(yīng)中幾個(gè)易混淆的概念 1．光子與光電子 光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。 2．光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能 光照射到金屬表面時(shí)， 光子的能量全部被電子吸收，電子吸收光子的能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于等于光電子的最大初動(dòng)能。,3．光子的能量與入射光的強(qiáng)度 光子的能量即每個(gè)光子的能量，其值為E＝hν(ν為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定。入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量；入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量與入射光子數(shù)的乘積。 4．光電流和飽和光電流 金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。,特別提醒： (1)光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電現(xiàn)象。 (2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，要明確不同頻率的光、不同金屬與光電流的對應(yīng)關(guān)系。,特別提醒： (1)逸出功和截止頻率均由金屬本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)。 (2)光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，但不是正比關(guān)系。,一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則下列說法正確的是( ) A．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子數(shù)增加 B．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子最大初動(dòng)能增加 C．若改用紫光照射，則可能不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) D．若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加 答案：AD,解析：光電效應(yīng)的規(guī)律表明：入射光的頻率決定著是否發(fā)生光電效應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能的大小，當(dāng)入射光頻率增加后，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能也增加；而照射光的強(qiáng)度增加，會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，紫光頻率高于綠光，故上述選項(xiàng)正確的有A、D。,五、康普頓效應(yīng) 1．光子說對康普頓效應(yīng)的解釋 (1)假定X射線光子與電子發(fā)生彈性碰撞。光子和電子相碰撞時(shí)，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。 (2)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。,,答案：1 變長,關(guān)于對黑體的認(rèn)識，下列說法正確的是( ) A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的 B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān) C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān) D．如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體,黑體與黑體輻射,解析：黑體自身輻射電磁波，不一定是黑的，A錯(cuò)誤。黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確。小孔只吸收電磁波，不反射電磁波，因此小孔成了一個(gè)黑體，而不是空腔，D錯(cuò)誤。 答案：C 點(diǎn)評：黑體完全吸收電磁波而不反射，同時(shí)其本身也輻射電磁波；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)。,(湛江市2014～2015學(xué)年高二質(zhì)檢)在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開一個(gè)小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特征，就可以確定爐內(nèi)的溫度，如圖所示，就是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波波長的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是( ) A．T1T2 B．T1T2,C．隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有所降低,D．隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng),答案：AD,普朗克能量子假說,答案：3.1410－19J 5.731016個(gè) 點(diǎn)評：求解本題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是能根據(jù)已知條件求得每一個(gè)光子的能量，另外必須明確激光器發(fā)射的能量由這些光子能量的總和組成。,(北京市順義區(qū)牛欄山一中2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)對于紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光，下列表述正確的是( ) A．在相同介質(zhì)中，綠光的折射率最大 B．紅光的頻率最高 C．在相同介質(zhì)中，藍(lán)光的波長最短 D．黃光光子的能量最小 答案：C,解析：紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光的頻率依次增大，光從真空進(jìn)入介質(zhì)，頻率不變，B錯(cuò)。由色散現(xiàn)象，同一介質(zhì)對頻率大的光有大的折射率，A錯(cuò)。頻率大的光在真空中和介質(zhì)中的波長都小，藍(lán)光的波長最短，C正確。頻率大，光子能量大，D錯(cuò)。,關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下面說法正確的是( ) A．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大 B．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多 C．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大 D．對某金屬，入射光波長必須等于小于某一極限波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng),光電效應(yīng)規(guī)律,(壽光市現(xiàn)代中學(xué)2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期檢測)一束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后，分解為互相分離的三束光，分別照在相同的金屬板a、b、c上，如圖所示，已知金屬板b有光電子放出，則可知( ) A．板a一定不放出光電子 B．板a一定能放出光電子 C．板c一定不放出光電子 D．板c一定能放出光電子 答案：D,,愛因斯坦光電效應(yīng)方程的應(yīng)用,(1)每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能。 (2)如果把照射陰極綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍，每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動(dòng)能。,如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h＝6.6310－34Js，由圖可知( ),,A．該金屬的極限頻率為4.271014Hz B．該金屬的極限頻率為5.51014Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5eV 答案：AC,