高二物理期末复习二 量子论初步 人教版

1、高二物理期末复习二 量子论初步考纲要求: 光电效应光子爱因斯坦光电效应方程 光的波粒二象性，物质波,牛顿力学的局限性, 电子云 玻尔模型和能级学习重点: 光电效应光子爱因斯坦光电效应方程. 玻尔模型和能级高考回顾: 1.(2005天津卷)现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n>1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（ ）A B C D 2.（2005江苏物理卷）在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近已

2、知中子质量m=167x1027kg，普朗克常量h=663x1034J·s，可以估算德布罗意波长=182x10-10m的热中子动能的数量级为（ ） (A)1017J (B)1019J (C)1021J (D)1024 J3.（2005北京春季理综）有关红、蓝两束单色光，下述说法正确的是（ ）A在空气中的波长B在水中的光速C在同一介质中的折射率n红>n蓝 D蓝光光子的能量大于红光光子的能量4.(2005天津卷)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6

3、×10-19C，普朗克常量为6.63×10-34Js，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（ ）A5.3×1014HZ，2.2J B 5.3×1014HZ，4.4×10-19JC3.3×1033HZ，2.2J D3.3×1033HZ，4.4×10-19J 5.（2005广东物理卷）如图9所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图9中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图

4、。 （n=4，E=12.75eV） n E/eV4 -0.853 -1.512 -3.401 -13.605 -0.54 0图96（2006全国2）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，（ ）A 当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B 当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0C 当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大D 当照射光的频率大于0时，若增大1倍，则光电子的最大初动能也增大1倍7（2006上海物理卷）利用光电管产生光电流的电路如图所示电源的正极应接在 a 端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8A， 则每 秒从光电管阴极发射的光电子

5、至少是 5×1013 个（已知电子电量为 l.6×10-19C） 知识精要:一.光电效应1.在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）2.光电效应的规律：各种金属都存在极限频率0，只有0才能发生光电效应；瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。光电子的最大初动能与入射光的强度无关.只有当入射光的频率极限频率0时,光电流的强度与入射光的强度成正比。3.爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率成正比：E=h 4.爱因斯坦光电效应方程：Ek= h -

6、W（Ek是光电子的最大初动能；W是最小逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的最小功。）例1. （2006黄冈模拟）20.根据玻尔理论，处于激发态的氢原子辐射出一个光子后，以下判断正确的是（ ）电子绕核旋转半径增大 电子的动能增大氢原子的电势能增大 氢原子的能级值增大A B C D例2.对爱因斯坦光电效应方程EK= h-W，下面的理解正确的有 （ ）A只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EKB式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C逸出功W和极限频率0之间应满足关系式W= h0AVAKERabD光电

7、子的最大初动能和入射光的频率成正比例3.（2006北京海淀区）右图是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图，用可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则 （ ）若将滑动变阻器的滑动触头移到a端时，电流表中一定无电流通过滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用紫外线照射阴极K，电流表一定有电流通过将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用红外线照射阴极K，电流表一定无电流通过练习. 如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电

8、流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为 （ ）VAPKA1.9eV B0.6eV C2.5eV D3.1eV NM+2V3eVANM+2V6eVBNM+2V7eVCNM+4V8eVD图2例4.（2006北京）如图2所示，N为钨板，N为金属网，它们分别与电源两极相连，各个电源的电动势E和极性均已图中标出。已知钨的逸出功4.5eV，若用能量不同的光照射钨板（各种光子的能量已经在图中标出），那么下列图中能产生光电子但是光电子不能到达金属网上的是 （ ）例5.不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射

9、光频率变化的Ek图象已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个坐标中，以实线表示钨、虚线表示锌，则下图中能正确反映这一过程的是（ ）Ek/eVOAEk/eVOBEk/eVOCEk/eVOD二.光的波粒二象性1光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。2正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。高的光子容易表现出粒

10、子性；低的光子容易表现出波动性。光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。由光子的能量E=h，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长。由以上两式和波速公式c=还可以得出：E = p c。例6. 下列说法中,正确的是( )A.爱因斯坦把物理学带进了量子世界. B.光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论.C.光波与宏观现象中的连续波相同. D.光波是表示大量光子运动规律的一种概率波. 例7.物理学家做了个有趣的实验：在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光电流的强度,使光子只

11、能一个一个地通过狭缝实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果有下列认识,其中正确的是( )A.曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点子.B.单个光子的运动没有确定的轨道.C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方.D.只有大量光子的行为才表现出波动性.例8.已知由激光器发出的一细束功率为P=0.15kW的激光束，竖直向上照射在一个固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮。已知铝的密度为=2.7×103kg/m3，设激光束的光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？（

12、计算中可取=3，g=10m/s2）（0.33mm）例9.（2006北京市西城区）在实验条件完全相同的情况下，分别用红光和紫光做实验进行比较，得到四个实验结论。以下是对四个实验结论的描述，其中正确的是（ ）A通过三棱镜后，紫光偏折角大B通过平行玻璃砖后，红光侧移大C在双缝干涉实验中，光屏上紫光的干涉条纹间距较宽D若紫光照射到某金属表面有光电子逸出，则红光照射也一定有光电子逸出三.物质波（德布罗意波）1德布罗意波:由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长=。2牛顿力学的局限性:不适用于微观粒子的运

13、动3电子云: 疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率.例10.为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是 （ ） A.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射 B.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射 C.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射 D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射例11.（2006深圳）频率为的光子，具有的能量为h 、动量为.将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称

14、光子的散射.下列关于光子散射说法中正确的是：（ ）A光子虽然改变原来的运动方向，但频率不变B光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大C由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率D由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长例12.一个德布罗意波长为1的中子和一个德布罗意波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核该氚核的德布罗意波长为( )A.B. C.D.四.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）1.玻尔的三条假设（量子化）轨道量子化rn=n2r1 r1=0.53×10-10m能量量子化： E1=-13.6eV原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收

15、光子的能量h=Em-En2能级:从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E 13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。3玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上

16、都遇到很大的困难。例13.玻尔的原子模型( )A.成功地解释了氢原子辐射的电磁波谱. B.成功地解释了一切原子辐射的电磁波谱.C.其局限性在于过多地保留了经典电磁理论. D.其局限性在于过多地引入了量子理论.例14.用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：h1； h3； h(1+2)； h(1+2+3) 以上表示式中（ ） A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只有正确 13.643.41.510.850321nEn/eV例15

17、.如图所示,为氢原予的能级圈已知基态氧原子的能量为E1=-13.6eV,能使基态氢原子的能级发生跃迁的是( ).B.被具有11.OeV动能的电子碰撞.C.被具有10.2eV能量的光子照射.D.被具有14.2eV动能的电子碰撞.例16.（2006北京西城）如图，是氢原子四个能级的示意图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出光子a。当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子b。则以下判断正确的是（ ）E/eV-0.85-1.51-3.4-13.6n4321ab光子a的能量大于光子b的能量 光子a的频率大于光子b的频率光子a的波长大于光子b的波长在真空中光子a的传播速度大于

18、光子b的传播速度课后作业:1.若某光谱线的波长为,则此光谱线中光子的(BCD)A.频率为/c B.能量为 C.动量为h/ D.质量为2.现将沿一定方向运动的光子与一个原来静止的自由电子发生碰撞,碰后自由电子向某一方向运动,而光子沿另一方向散射出去这个散射出去的光子与入射前相比较(B )A.速率增大 B.波长增大 C.频率增大 D.能量增大3.光在真空中的波长为,速度为c,普朗克常量为h现在以入射角由真空射入水中,折射角为r,则( D )A.r> B.光在水中的波长为C.每个光子在水中的能量为 D.每个光子在水中的能量为4.不同元素都有自己独特的光谱,这是因为各元素的(D )A.原子序数不

19、同 B.原子的质量不同C.激发源的能量不同 D.原子能级不同5.氢原子在最低的三个能级之间跃迁时,发射出来的光子频率分别为31、32、21,剥应的波长分别为31、32、21,则下列关系式中,正确的有( )A.31=32+21 B.C.31=32+21 D.6.方向性很好的某一单色激光源,发射功率为P,发出的激光波长为,当激光束射到折射率为n的介质中时,由于反射其能量减少了10,激光束的直径为d,那么在介质中与激光束垂直的截面上单位时间内通过单位面积的光子数( )A. B.C. D.abc7.如图所示，一束平行复色光被玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的红、黄、蓝三色光，分别照射到相同的三块金属板上

20、，已知金属板b恰有光电子逸出，则可知（D）A.照射到板c上的光是蓝色光B.照射到板c上的光在棱镜中传播速度最小C.照射到板a上的光波长最长D.板a上一定能发生光电效应ab8.一束复色光从长方体玻璃砖上表面射入玻璃，穿过玻璃砖后从侧表面射出，变为a、b两束单色光，如图所示。这两束单色光相比较（B）A.玻璃对a光的折射率较大B.b光光子的能量较大C.在真空中a光波长较短D.在玻璃中b光传播速度较大9.2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对科学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献有（AC）A.创立“相对论” B.发现“X射线”C.提出“光子说” D.建立“原子核式模型”10.下列说法中错误

21、的是（B）A.质子和电子在一定条件下也能表现出波动性B.横波、纵波都能发生偏振现象C.光盘记录信息的密度很高，是利用了激光的平行度好的特点D.声波和电磁波都能发生多普勒效应11.甲乙两种单色光均垂直射到一条直光纤的端面上，甲光穿过光纤的时间比乙光的长，则（B）A.光纤对乙光的折射率较大B.甲光的光子能量较大C.用它们分别作为同一双缝干涉装置的光源时，甲光相邻的干涉条纹间距较大D.甲光的波动性比乙光显著12.原子中的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时(CD)A.核外电子受力变小. B.原子的能量增大.C.核外电子的动能变大. D.原子的电势能减小.13.下列关于玻尔原子理论的观点解释中,不正确的是()A.原子只能处于一系列不连续的状态中,每个状态都对应一定的能量.B.在原子中,虽然电子不断地做加速运动,但只要能量状态不改变,就不会向外辐射能量.C.原子从一种定态跃迁到另一种定态时,一定要辐射出一定频率的光子.D.原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道,并且这些轨道是不连续的.14.(12分)照到地面的太阳光的平均波长是5×10-7m.地面每平方米面积上获得太阳光的功率为8w,则每秒落到地面1m2面积上的光子数是多少