《物理学——人类文明进步的阶梯》课件2

1、,量子化现象 物理学 人类文明进步的阶梯.,一、对光电效应的解释 1.光子说 爱因斯坦认为，光在传播过程中,是不连续的，它由数值分 立的能量子组成，这些能量子叫光量子，也称“光子”， 光就是以光速c运动着的光子流，每个光子的能量,2.用光子说解释光电效应的规律 当光子照射到金属表面上时,它的能量可以被金属中的某个 电子全部吸收,电子吸收光子的能量后,动能立刻增加,不需 要积累能量的过程.这就是光电效应的发生用时极短的原因. 只有能量足够大，即频率足够大的光子照射在金属上， 才能使电子获得足够大的动能，克服金属原子核对它的束 缚从金属表面飞离出来成为光电子，这就说明发生光电效,应入射光的频率必须

2、足够大，而不是光足够强.电子吸收光 子的能量后可能向各个方向运动,有的向金属内部运动,并 不出来.向金属表面运动的电子,经过的路程不同,途中损失 的能量也不同.惟独金属表面上的电子,只要克服金属原子 核的引力做功,就能从金属中逸出,这个功叫逸出功,这些光 电子的动能最大，叫最大初动能.,金属中的每个电子对光子能量的吸收不是连续累加的，它只能吸收一个光子的能量，因此只有达到一定频率的光子照射才有光电效应产生.,【典例1】某单色光照射金属时不会产生光电效应，下列措施中可能使该金属产生光电效应的是( ) A.延长光照时间 B.增大光的强度 C.换用波长较短的光照射 D.换用频率较低的光照射 【解题指

3、导】解答本题应注意以下两点：,【标准解答】选C.要产生光电效应，入射光的频率必须大于该金属的极限频率，波长越短的光频率越高，当高于极限频率时就能产生光电效应，故C正确.,【变式训练】当用频率=5.441014 Hz的绿光照射钾板时，恰能向外发射光电子，下列说法正确的是( ) A.利用频率较绿光低的红光照射钾板时，也会产生光电子 B.利用频率较绿光低的黄光照射钾板时一定会产生光电子 C.利用频率较绿光高的蓝光照射钾板时一定会产生光电子 D.需利用频率较绿光高的蓝光照射钾板才能产生光电子,【解析】选C.由光电效应产生的机理可知，只有当入射光子的能量大于某一数值时，光子才有可能被电子吸收获得能量从而

4、摆脱束缚成为光电子，由于绿光恰能使钾发生光电效应，比绿光频率小的红光、黄光的光子能量不足以被电子吸收而使其成为光电子，A、B错误；蓝光光子能量大于绿光光子能量，能产生光电效应，而与入射光的强弱无关，C正确，D错误.,二、对光的波粒二象性的理解 1.光电效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射等实验事实，显示光具有波动性，大量实验事实表明，光既具有波动性又具有粒子性.,2.光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同.在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性. 3.光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，粒子性的含义是“不连续”的，“一份一份”的.光的

5、波动性也不同于宏观观念中的波，波动规律决定光子在某点出现的概率，是一种概率波.,(1)光的粒子性不同于牛顿的“微粒说”. (2)光的波动性不是光子之间相互作用的结果，而是光子本身的一种属性.,【典例2】对光的认识，以下说法错误的是( ) A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现出波动性 B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显,【解题指导】解答该题应把握以下两点：,【标准解答】选C.个别光

6、子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性；光与物质相互作用时表现出粒子性，光的传播规律表现出波动性，光的波动性和粒子性都是光的本质属性，光的波动性表现明显时仍具有粒子属性，因为波动性表现为粒子分布概率；光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故A、B、D正确,C错误,应选C项.,【规律方法】光的波动性与粒子性的判断方法 (1)大量光子易表现出波动性，个别光子易表现出粒子性. (2)光的频率越低时易表现为波动性，光的频率越高时易表现为粒子性.,【变式训练】下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( ) A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一

7、种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D.大量光子的行为往往显示出粒子性,【解析】选C.光具有波粒二象性，即具有波动性和粒子性，A错误；光子不是实物粒子，电子为实物粒子，故B错误；光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越明显，C正确；大量光子的行为显示波动性，D错误.,【变式备选】下列关于光的波粒二象性说法正确的 是( ) A.光有时是波，有时是粒子 B.光表现为波动性时，与水面波是同种类的波 C.光不可能同时具有波动性和粒子性 D.光的直线传播只是宏观近似规律 【解析】选D.光同时具有波动性和粒子性，只是条件不同，两者的明显程度不同，所以A、C错误.光

8、是概率波，与宏观的机械波不同，B错误；由于光有波动性，所以光在直线传播时是近似直线传播，D正确.,【典例】假设一只功率为P的白炽灯，辐射出的光的平均波长为，则在时间t内，该白炽灯共辐射出多少个光子？ 【解题指导】解答本题时可以按照以下流程分析：,【标准解答】白炽灯在时间t内辐射的能量E=Pt. 单个光子的能量 所以光子个数为： 答案：,不清楚入射光的频率与电子初动能的关系 (双选)在光电效应实验中,下列结果正确的是( ) A.如果入射光比较弱,只有照射的时间足够长,才会产生光电效应 B.当入射光的频率增大为原来的两倍时,光电子的最大初动能也增大为原来的两倍 C.当入射光的波长增大为原来的两倍时

9、,可能不产生光电效应 D.当入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间发射光电子的数量也增大为原来的两倍,【正确解答】选C、D.如果入射光的频率比极限频率低,那 么无论光多么强,照射时间多么长,都不会发生光电效应.而 如果入射光的频率高于极限频率,即使光不强,也会产生光 电效应.A错.在光电效应中每秒从阴极发射的光电子数与入 射光强成正比,D正确.入射光的频率增大时,从阴极逸出的 光电子的初动能也增大,但两者不是简单的正比关系,B错. 当入射光的波长增大为原来的两倍时,其频率减为原来的 ,如果已低于阴极材料的极限频率,就不会产生光电效应,故C 正确.,【易错分析】本题易错选B项.其原因是不清楚入

10、射光的频率与光电子初动能的关系，误认为两者存在正比关系，忽略了光电子在逸出时需要消耗能量.,1.下列说法与实际情况符合的是( ) A.普朗克提出了光子说，从而解决了黑体辐射问题 B.爱因斯坦提出了光子说，很好地解释了光电效应 C.惠更斯提出了能量子假设，解决了黑体辐射的理论困难 D.开普勒发现了电子绕原子核运动的规律 【解析】选B.普朗克提出了能量子假说，解决了黑体辐射问题，惠更斯提出了光的波动说.开普勒提出了行星运动的三定律，所以A、C、D都错误，只有B项正确.,2.(2011德州高一检测)对于光的认识，下列说法不正确的是( ) A.在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的 B.光既具有波动

11、性又具有粒子性 C.当具有波动性时就不具备粒子性，反之亦然 D.光不但是一种波，且是一种电磁波 【解析】选C.根据爱因斯坦的光量子说，光是一份一份的，不是连续的，A对；光的干涉与衍射证明光是波，而光电效应证明光具有粒子性；光的本质是既有粒子性，又有波动性，B对，C错；麦克斯韦提出了光是一种电磁波，D对.,3.(双选)原子发光时，所得到的光对应一系列不连续的亮线这说明( ) A.这些亮线是由所对应的频率的光子形成的 B.这些亮线是由若干原子运动到该处形成的 C.这些亮线说明原子发光时只发出对应频率的光子，而不存在其他频率的光子 D.这些亮线是由各种频率的光在该处会聚形成的,【解析】选A、C.在光谱上形成的亮线都与相应频率对应，这说明某条亮线是由该频率的光子形成的，故A正确；这些亮线并非原子运动到该处形成，故B错误；由于光谱只存在一系列的不连续的亮线，这说明只发出相应频率的光子，故C正确，D错误.,4.(双选)在研究黑体辐射规律时，下列说法不正确的是( ) A.利用经典物理学的“连续性”观点得出的理论结果与实验结果相符 B.利用经典物理学的“连续性”观点得出的理论结果与实验结果不相符 C.经典物理学由于无法解释“黑体辐射”，说明它是错误