高一物理（粵教版)必修二第5章第3節(jié)《量子化現(xiàn)象》（41張ppt）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)量子化現(xiàn)象第四節(jié)物理學(xué) 人類文明進(jìn)步的階梯 一 量子論的建立過程1 普朗克提出能量子假說 1 黑體及黑體輻射 黑體是能夠吸收照射到它上面的 而無 的物體 黑體輻射是指黑體發(fā)出的 輻射 2 經(jīng)典物理學(xué)的困難 應(yīng)用經(jīng)典物理學(xué)的 觀念 進(jìn)行的理論分析與黑體輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)果 全部輻射反射 電磁 連續(xù)性 不相符合 3 能量子假說 物質(zhì)發(fā)射 或吸收 能量時(shí) 能量不是 而是 進(jìn)行的 每一份就是一個(gè)最小的能量單位 稱為 能量子的能量E v為為輻射的頻率 h為 實(shí)驗(yàn)測得h 6 63 10 34J s 2 愛因斯擔(dān)提出光子說 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)規(guī)律 光電效應(yīng)指光照射金屬表面時(shí) 有 逸出的現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)表明 光電效應(yīng)的產(chǎn)生取決于光的 而與光的 無關(guān) 連續(xù)的一份一份 能量子 h 普朗克常量 電子 頻率強(qiáng)度 2 經(jīng)典物理學(xué)的困難 經(jīng)典理論中 光的波動說 認(rèn)為光是一種波 它的能量是 與光的 有關(guān) 而與光的 無關(guān) 無法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象 3 光子說及其對光電效應(yīng)的解釋 光在傳播過程中 也是 的 它由數(shù)值分立的能量子組成 稱為 也叫 光子 光子能量E 光子照到金屬上時(shí) 能量被金屬中的某電子吸收 若光子能量足夠大 電子就能擺脫金屬離子的束縛 成為光電子 而光子能量取決于 而非光強(qiáng) 所以光電效應(yīng)產(chǎn)生與否取決于光的 連續(xù)的強(qiáng)度 頻率 不連續(xù)光量子 h 頻率 頻率 4 光的本質(zhì) 光既具有 性又具有 性 也就是光具有 3 原子光譜分析 1 氫原子光譜特點(diǎn) 由一系列 的亮線組成的 譜 2 原子能量特點(diǎn) 原子只能處于一系列 的能量狀態(tài)中 當(dāng)原子從一種能量狀態(tài)變化到另一種能量狀態(tài)時(shí) 輻射 或吸收 一定頻率的光子 輻射 或吸收 的光子的能量是 波動粒子 波粒二象性 不連續(xù) 線狀 不連續(xù) 不連續(xù)的 二 量子論建立的意義1 量子論的發(fā)展帶來了20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的繁榮 開辟了眾多的高新技術(shù)領(lǐng)域 成為當(dāng)今高科技的理論基礎(chǔ) 2 量子論的發(fā)展改變了人們的思維方式 將對21世紀(jì)的科學(xué)進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響 三 物理學(xué)與人類的文明進(jìn)步1 物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)之一 物理學(xué)的 和 在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域起著重要作用 2 物理學(xué)的發(fā)展推動了 的高速發(fā)展 的高速發(fā)展又直接推動了人類社會的文明進(jìn)步 1 牛頓力學(xué) 熱學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致了第一次工業(yè)革命 使人類進(jìn)入 時(shí)代 解放了人的體力 研究成果 研究方法 科學(xué)技術(shù)科學(xué)技術(shù) 蒸汽機(jī) 2 電磁技術(shù)的突破性成就迎來了第二次工業(yè)革命 使人類進(jìn)入了 時(shí)代 3 量子理論 相對論使得核物理學(xué)取得重大突破 引發(fā)了第三次工業(yè)革命 人類進(jìn)入了 時(shí)代 電氣化 原子能 2 用光子說解釋光電效應(yīng)的規(guī)律 當(dāng)光子照射到金屬表面上時(shí) 它的能量可以被金屬中的某個(gè)電子全部吸收 電子吸收光子的能量后 動能立刻增加 不需要積累能量的過程 這就是光電效應(yīng)的發(fā)生用時(shí)極短的原因 只有能量足夠大 即頻率v足夠大的光子照射在金屬上 才能使電子獲得足夠大的動能 克服金屬原子核對它的束縛從金屬表面飛離出來成為光電子 這就說明發(fā)生光電效應(yīng)入射光的頻率必須足夠大 而不是光足夠強(qiáng) 電子吸收光子的能量后可能向各個(gè)方向運(yùn)動 有的向金屬內(nèi)部運(yùn)動 并不出來 向金屬表面運(yùn)動的電子 經(jīng)過的路程不同 途中損失的能量也不同 惟獨(dú)金屬表面上的電子 只要克服金屬原子核的引力做功 就能從金屬中逸出 這個(gè)功叫逸出功 這些光電子的動能最大 叫最大初動能 二 對光的波粒二象性的理解1 光電效應(yīng)說明光具有粒子性 光的干涉 衍射等實(shí)驗(yàn)事實(shí) 顯示光具有波動性 大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明 光既具有波動性又具有粒子性 2 光具有波粒二象性 但在不同情況下表現(xiàn)不同 在宏觀上 大量光子傳播往往表現(xiàn)為波動性 在微觀上 個(gè)別光子在與其他物質(zhì)產(chǎn)生作用時(shí) 往往表現(xiàn)為粒子性 3 光的粒子性不同于宏觀觀念中的粒子 粒子性的含義是 不連續(xù) 的 一份一份 的 光的波動性也不同于宏觀觀念中的波 波動規(guī)律決定光子在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率 是一種概率波 理解光電效應(yīng) 某單色光照射金屬時(shí)不會產(chǎn)生光電效應(yīng) 下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是 A 延長光照時(shí)間B 增大光的強(qiáng)度C 換用波長較短的光照射D 換用頻率較低的光照射 解析 要產(chǎn)生光電效應(yīng) 入射光的頻率必須大于該金屬的極限頻率 波長越短的光頻率越高 當(dāng)高于極限頻率時(shí)就能產(chǎn)生光電效應(yīng) 故C正確 答案 C 變式訓(xùn)練 1 當(dāng)用頻率v 5 44 1014Hz的綠光照射鉀板時(shí) 恰能向外發(fā)射光電子 下列說法正確的是 A 利用頻率較綠光低的紅光照射鉀板時(shí) 也會產(chǎn)生光電子B 利用頻率較綠光低的黃光照射鉀板時(shí)一定會產(chǎn)生光電子C 利用頻率較綠光高的藍(lán)光照射鉀板時(shí)一定會產(chǎn)生光電子D 需利用頻率較綠光高的藍(lán)光照射鉀板才能產(chǎn)生光電子 解析 由光電效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理可知 只有當(dāng)入射光子的能量大于某一數(shù)值時(shí) 光子才有可能被電子吸收獲得能量從而擺脫束縛成為光電子 由于綠光恰能使鉀發(fā)生光電效應(yīng) 比綠光頻率小的紅光 黃光的光子能量不足以被電子吸收而使其成為光電子 A B錯(cuò)誤 藍(lán)光光子能量大于綠光光子能量 能產(chǎn)生光電效應(yīng) 而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān) C正確 D錯(cuò)誤 答案 C 理解光的波粒二象性 對光的認(rèn)識 以下說法錯(cuò)誤的是 A 個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性 大量光子的行為表現(xiàn)出波動性B 光的波動性是光子本身的一種屬性 不是光子之間的相互作用引起的C 光表現(xiàn)出波動性時(shí) 就不具有粒子性了 光表現(xiàn)出粒子性時(shí) 就不具有波動性了D 光的波粒二象性應(yīng)理解為 在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯 在另外某種場合下 光的粒子性表現(xiàn)明顯 解析 個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性 大量光子的行為表現(xiàn)出波動性 光與物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)出粒子性 光的傳播規(guī)律表現(xiàn)出波動性 光的波動性和粒子性都是光的本質(zhì)屬性 光的波動性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有粒子屬性 因?yàn)椴▌有栽F(xiàn)為粒子分布概率 光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動性 因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動媛桑 A B D正確 C錯(cuò)誤 應(yīng)選C項(xiàng) 答案 C 思維總結(jié) 光的波動性與粒子性的判斷方法 1 大量光子易表現(xiàn)出波動性 個(gè)別光子易表現(xiàn)出粒子性 2 光的頻率越低時(shí)易表現(xiàn)為波動性 光的頻率越高時(shí)易表現(xiàn)為粒子性 變式訓(xùn)練 2 下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中 正確的是 A 有的光是波 有的光是粒子B 光子與電子是同樣的一種粒子C 光的波長越長 其波動性越顯著 波長越短 其粒子性越顯著D 大量光子的行為往往顯示出粒子性 解析 光具有波粒二象性 即具有波動性和粒子性 A錯(cuò)誤 光子不是實(shí)物粒子 電子為實(shí)物粒子 故B錯(cuò)誤 光的波長越長 其波動性越明顯 波長越短 其粒子性越明顯 C正確 大量光子的行為顯示波動性 D錯(cuò)誤 答案 C 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1 首先提出量子理論的科學(xué)家是 A 普朗克B 邁克爾孫C 愛因斯坦D 德布羅意 解析 為了解釋黑體輻射 普朗克首先提出了能量的量子化 故A正確 答案 A 2 在演示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連 用弧光燈照射鋅板時(shí) 驗(yàn)電器的指針會張開一個(gè)角度 如右下圖所示 這時(shí) A 鋅板帶正電 指針帶負(fù)電B 鋅板帶正電 指針帶正電C 鋅板帶負(fù)電 指針帶正電D 鋅板帶負(fù)電 指針帶負(fù)電 解析 弧光燈照射鋅板 有帶負(fù)電的電子從板上飛出 所以鋅板帶正電 因?yàn)轵?yàn)電器和鋅板有導(dǎo)線相連 故驗(yàn)電器和鋅板都帶正電 答案 B 3 硅光電池是利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能 若有N個(gè)頻率為v的光子打在光電池極板上 這些光子的總能量為 A hvB NhvC NhvD 2Nhv 解析 由普朗克量子理論可知 頻率為v的單個(gè)光子能量E hv 則N個(gè)這樣的光子的總能量NE Nhv 故選C 答案 C 4 雙選 普朗克能量子假說認(rèn)為 A 在宏觀領(lǐng)域 物體能量的變化是不連續(xù)的B 在微觀領(lǐng)域 物體的能量是連續(xù)變化的C 物體輻射或吸收能量是一份一份進(jìn)行的D 輻射的頻率越高 物體輻射的每一個(gè)能量子的能量就越大 CD 5 雙選 下列說法中正確的是 A 光的粒子性表現(xiàn)在能量的不連續(xù)上B 光的粒子性就是光是由一些小質(zhì)點(diǎn)組成的C 光的波動性表現(xiàn)為光子運(yùn)動的不確定性D 光的波動性就是光像水波一樣呈波浪式傳播 解析 光的波動性和粒子性與宏觀世界中的波和質(zhì)點(diǎn)是有本質(zhì)區(qū)別的 它是指粒子在什么地方出現(xiàn)存在一個(gè)概率 概率大的地方出現(xiàn)在該處的可能性大 反之可能性小 就會顯現(xiàn)其波動性 故B D錯(cuò)誤 C正確 光子是一份一份的能量 故A項(xiàng)正確 答案 AC 6 雙選 紫光照射到某金屬表面時(shí) 金屬表面恰好有光電子逸出 已知紅光的頻率比紫光的頻率小 X射線的頻率大于紫光的頻率 則下列說法中正確的是 A 弱的紅光照射此金屬表面不會有光電子逸出B 強(qiáng)的紅光照射此金屬表面會有光電子逸出C 弱的X射線照射此金屬表面不會有光電子逸出D 強(qiáng)的X射線照射此金屬表面會有光電子逸出 AD 7 關(guān)于經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué) 下面說法中正確的是 A 不論是對宏觀物體 還是微觀粒子 經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的B 量子力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動 經(jīng)典力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動C 經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動 量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動D 上述說法都是錯(cuò)誤的 能力提升 解析 經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的低速運(yùn)動 量子力學(xué)適用于微觀粒子的高速運(yùn)動 故選項(xiàng)C正確 答案 C 8 對于光的認(rèn)識 下列說法不正確的是 A 在空間傳播的光不是連續(xù)的 而是一份一份的B 光既具有波動性又有粒子性C 光具有波動性就不具備粒子性 反之亦然D 光不但是一種波 而且是一種電磁波 C 9 下列說法與實(shí)際情況符合的是 A 普朗克提出了光子說 從而解決了黑體輻射問題B 愛因斯坦提出了光子說 很好地解釋了光電效應(yīng)C 惠更斯提出了能量子假設(shè) 解決了黑體輻射的理論困難D 開普勒發(fā)現(xiàn)了電子繞原子核運(yùn)動的規(guī)律 解析 普朗克提出了能量子假說 解決了黑體輻射問題 惠更斯提出了光的波動說 開普勒提出了行星運(yùn)動的三定律 所以A C D都錯(cuò)誤 只有B項(xiàng)正確 答案 B 10 關(guān)于愛因斯坦的光子說 下列說法正確的是 A 光只是在傳播時(shí)才是一份一份的B 光既然是一個(gè)一個(gè)的光子 它不可能具有波動性C 空間傳播的光是一個(gè)一個(gè)的光子流 光子的能量與頻率有關(guān)D 空間傳播的光是一個(gè)一個(gè)的光子流 光子的能量與光的傳播速度有關(guān) 解析 運(yùn)用光子說的定義進(jìn)行分析判斷 由愛因斯坦的觀點(diǎn)可知 光在發(fā)射 吸收 傳播的各個(gè)過程中 都是由一個(gè)個(gè)能量子組成 故A錯(cuò)誤 光的波粒二象性說明微觀粒子具有波動性 為概率波 光子同樣具有波動性 B錯(cuò)誤 由愛因斯坦的光子說可知光子能量與頻率有關(guān) 而與傳播速度無關(guān) C正確 D錯(cuò)誤 答案 C 11 雙選 原子發(fā)光時(shí) 所得到的光對應(yīng)一系列不連續(xù)的亮線這說明 A 這些亮線是由所對應(yīng)的頻率的光子形成的B 這些亮線是由若干原子運(yùn)動到該處形成的C 這些亮線說明原子發(fā)光時(shí)只發(fā)出對應(yīng)頻率的光子 而不存在其他頻率的光子D 這些亮線是由各種頻率的光在該處會聚形成的 AC 12 雙選 在研究黑體輻射規(guī)律時(shí) 下列說法不正確的是 A 利用經(jīng)典物理學(xué)的 連續(xù)性 觀點(diǎn)得出的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符B 利用經(jīng)典物理學(xué)的 連續(xù)性 觀點(diǎn)得出的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符C 經(jīng)典物理學(xué)由于無法解釋 黑體輻射 說明它是錯(cuò)誤的D 引入能量是一個(gè)一個(gè)的 能量子 的觀點(diǎn) 理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相符合 解析 在黑體輻射規(guī)律的研究中 運(yùn)用經(jīng)典物理學(xué)的連續(xù)性觀點(diǎn) 得出的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符 故A錯(cuò)誤 B正確 經(jīng)典物理學(xué)在黑體輻射研究中理論與實(shí)際不相符合 說明經(jīng)典物理學(xué)有其局限性 但不能說其是錯(cuò)誤的 故C錯(cuò)誤 當(dāng)引入 能量子 概念后 理論結(jié)果才與實(shí)驗(yàn)符合得很好 故D正確 答案 AC 感謝您的使用 退出請按ESC鍵 本小節(jié)結(jié)束 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 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