最新波粒二象性知識(shí)點(diǎn)

1、精品文檔波粒二象性知識(shí)點(diǎn)總結(jié):黑體與黑體輻射1 熱輻射(1) 定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波， 這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射。(2) 特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度而有所不同。2黑體完全吸收投射到其表面的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物 體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。(2)黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑 體的溫度有關(guān)。注意：一般物體的熱輻射除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及 表面狀況有關(guān)。二：黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都 有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。三：能量子1.能量子：

2、帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能是輻射或吸收某 個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的最小能量值E叫做能量子。2 .大?。篍=h v。其中v是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量，h=6. 626x1034J (1) 定義：在熱輻射的同時(shí)，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來(lái)的電磁波。如果一些物體能夠 s(般 h=6.63x1034J s)。四：拓展：1、對(duì)熱輻射的理解(1).在任何溫度下，任何物體都會(huì)發(fā)射電磁波，并且其輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的 溫度而有所不同，這是熱輻射的一種特性。在室溫下，大多數(shù)物體輻射不可見(jiàn)的紅外光；但當(dāng)物體被加熱到5000C左右時(shí)，開(kāi)始發(fā)出暗紅色的可見(jiàn)光。隨著溫度的不斷上升，輝

3、光逐漸亮起來(lái)，而且波長(zhǎng)較短的輻射越來(lái)越 多，大約在1 500°C時(shí)變成明亮的白熾光。這說(shuō)明同一物體在一定溫度下所輻射的能量在不同光 譜區(qū)域的分布是不均勻的，而且溫度越高光譜中與能量最大的輻射相對(duì)應(yīng)的頻率也越高。(2) .在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜成分有顯著的不同。 例如，將鋼加熱到約800r時(shí), 就可觀察到明亮的紅色光，但在同一溫度下，熔化的水晶卻不輻射可見(jiàn)光。(3) 熱輻射不需要高溫，任何溫度下物體都會(huì)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、2.什么樣的物體可以看做黑體(1) .黑體是一個(gè)理想化的物理模型。(2) .如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小

4、的孔，那么射人 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)空腔近似看成一個(gè)絕對(duì)黑體。注意：黑體看上去不一定是黑色的，有些可看做黑體的物體由于 自身有較強(qiáng)的輻射，看起來(lái)還會(huì)很明亮。如煉鋼爐口上的小孔。3、普朗克能量量子化假說(shuō)(1) .如圖所示，假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符” 圖中小圓點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)值，曲線是根據(jù)普朗克公式作出的。(2) .能量子假說(shuō)的意義普朗克的能量子假說(shuō)，使人類對(duì)微觀世界的本質(zhì)有了全 新的認(rèn)識(shí)，對(duì)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是自然界最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征，架起了電磁波的波動(dòng)性與 粒子性的橋梁。注意：物體在發(fā)

5、射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過(guò)渡到另一狀態(tài)，而不可 能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)。二、光電效應(yīng)現(xiàn)象1、光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：物體在光（包括不可見(jiàn)光）的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。2、光電效應(yīng)的研究結(jié)論： 任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率， 入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電 效應(yīng)；低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨 著入射光頻率的增大而增大。注意：從金屬出來(lái)的電子速度會(huì)有差異，這里說(shuō)的是從金屬表面直 接飛出來(lái)的光電子。入射光照到金屬上時(shí), 光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9s : 當(dāng)入射光的頻率大于

6、極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。3、光電效應(yīng)的應(yīng)用：光電管：光電管的陰極表面敷有堿金屬，對(duì)電子的束縛能力比較弱，在光的照射下容易發(fā)射電 子，陰極發(fā)出的電子被陽(yáng)極收集，在回路中形成電流，稱為光電流。注意：光電管兩極加上正向電壓，可以增強(qiáng)光電流。光電流的大小跟入射光的強(qiáng)度和正 向電壓有關(guān)，與入射光的頻率無(wú)關(guān)。入射光的強(qiáng)度越大，光電流越大。遏止電壓U。回路中的光電流隨著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反向電壓U0滿足：-mvmaeU0，光電流將會(huì)減小到零，2所以遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)。4、波動(dòng)理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象： 不論入射光的頻率多少，只要光強(qiáng)足夠大，總可以使電子獲得足夠多的能量，從而產(chǎn)生

7、光 電效應(yīng)，實(shí)際上如口果光的頻率小于金屬的極限頻率，無(wú)論光強(qiáng)多大，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。 光強(qiáng)越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初始動(dòng)能應(yīng)該由入射光的強(qiáng)度來(lái)決定， 實(shí)際上光電子的最大初始動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，與頻率有關(guān)。 光強(qiáng)大時(shí)，電子能量積累的時(shí)間就短，光強(qiáng)小時(shí)，能量積累的時(shí)間就長(zhǎng)，實(shí)際上無(wú)論光入射的強(qiáng)度怎樣微弱，幾乎在開(kāi)始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子三、光子說(shuō)1、普朗克常量普郎克在研究電磁波輻射時(shí)，提出能量量子假說(shuō)：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是不連 續(xù)的，只能是hv的整數(shù)倍，hv稱為一個(gè)能量量子。即能量是一份一份的。其中 v輻射頻率，h是 一個(gè)常量，稱為普朗克常量。2、光子說(shuō)在空間中傳播的

8、光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量 &跟光的頻率v成正比。；=hv，其中：h是普朗克常量，v是光的頻率。四、光電效應(yīng)方程1、逸出功W 電子脫離金屬離子束縛，逸出金屬表面克服離子引力做的功。2、 光電效應(yīng)方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功 W,那么有些光電子在脫離金屬表面 后還有剩余的動(dòng)能 根據(jù)能量守恒定律，入射光子的能量hv等于出射光子的最大初動(dòng)能與逸出 功之和，即11hv n mvmax ' Wo 其中 一 mvEax是指出射光子的最大初動(dòng)能。223、光電效應(yīng)的解釋：極限頻率：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸收一個(gè)光子的能量，只有入射光子的能量

9、hv大于或者等于逸出功 W即：v _W°時(shí)，電子才有可能逸出，這就是光電效應(yīng)存在極限頻率的原因。h11遏制電壓：由hvmv；ax W）和 mv；ax =eU0有：hv=eUo，Wo，所以遏制電壓只與入射22光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，這就是光電效應(yīng)存在遏制電壓的原因。五、康普頓效應(yīng)（表明光子具有動(dòng)量）1、康普頓效應(yīng)：用X射線照射物體時(shí)，一部分散射出來(lái)的 X射線的波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，這個(gè)現(xiàn)象 叫康普頓效應(yīng)。康普頓效應(yīng)是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn)之一。2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)的正確性，揭示了光子不僅具有能量，還 具有動(dòng)量。光子的動(dòng)量為p =h 3、現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子

10、與電子總能量守恒，總動(dòng)量也守恒。碰撞前，電子可近似視為靜止的，碰撞后，電子獲得一定的能量和動(dòng)量，X光子的能量和動(dòng)量減小，所以 X射線光子的波長(zhǎng)入變長(zhǎng)。六、光的波粒二象性物質(zhì)波概率波不確定關(guān)系1、 光的波粒二象性：干涉、.衍射和偏振以無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種波； 光電效應(yīng)和康普 頓效應(yīng)又用無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子，由于光既有波動(dòng)性，又有粒子性，只能認(rèn)為光具 有波粒二象性。但不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子。少量的光 子表現(xiàn)出粒子性，大量光子運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為波動(dòng)性；光在傳播時(shí)顯示波動(dòng)性，與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往顯示粒子性； 頻率小波長(zhǎng)大的波動(dòng)性顯著，頻率大波長(zhǎng)小的粒子性顯

11、著。2、光子的能量E=hv，光子的動(dòng)量p=h/入表示式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量 頻率 v和波長(zhǎng)入。由 以上兩式和波速公式c= X v還可以得出：E = p c。3、物質(zhì)波（德布羅意波）：1924年德布羅意（法）提出，實(shí)物粒子和光子一樣具有波動(dòng)性，任 何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種與之對(duì)應(yīng)的波，波長(zhǎng) X =h / p，這種波叫物質(zhì)波，也叫德布羅意波。4、概率波：從光子的概念上看，光波是一種概率波。光子落在明條紋的概率高，落在暗條紋 的概率低。干涉條紋是光子落在感光片上各點(diǎn)的概率分布的反映。注意：亮紋是光子落的概率大，暗紋是概率小，不是光子照不到。5、電子云：原子核外電子的概率分布圖。概率大的地方小圓點(diǎn)密一些，概率小的地方小圓點(diǎn) 疏一些。討論微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，軌道的概念毫無(wú)意義。6、 不確定關(guān)系：微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)完全精確地確定。如果用表示微觀粒子位 置的不確定性，用巾表示微觀粒子在x方向上動(dòng)量的不確定性，則有 xp 上。原因是因?yàn)?兀 微觀粒子具有波動(dòng)性。（1）由不確定性關(guān)系可知，坐標(biāo)和動(dòng)量，其中一個(gè)測(cè)量得越準(zhǔn)確，另外一