波粒二象性學(xué)生版

1、波粒二象性(學(xué)生版)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 明白普朗克能量子假說(shuō)黑體和黑體輻射2. 明白光子說(shuō)及對(duì)光電效應(yīng)的解釋.3. 理解愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程并會(huì)用來(lái)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題、4. 明白光的玻璃二象性物質(zhì)波課前復(fù)習(xí)1、黑體與黑體輻射1熱輻射：周?chē)囊磺形矬w都在輻射 ，這種輻射與 有關(guān)2黑體：能入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體稱為絕對(duì)黑體。簡(jiǎn)稱黑體。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(zhǎng)的分布只與黑體的 有關(guān)。隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有 ；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng) 的方向移動(dòng)。2、能量子：1定義：普朗克認(rèn)為，振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量£稱為能

2、量子的，即：£ ,1 £ ,2,3 £ ,. n& ,那個(gè)不可再分的最小能量值 £稱為能量子。2能量子的表達(dá)式：£ =其中普朗克常量 h=6.626 X1O-34J S3、 光電效應(yīng)：在光的照射下物體發(fā)射 的現(xiàn)象，叫光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫。1光電效應(yīng)規(guī)律 存在著 電流，入射光越 , 電流越大，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)目越多。 存在著 電壓Uc和頻率V c 光電效應(yīng)具有性，入射光頻率超過(guò)截止頻率時(shí)，不管光怎么樣弱，產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過(guò)。2逸出功電子從金屬中逸出所需做功的 ，不同的金屬逸出功不同。3光子說(shuō)在空間傳播的光不是 ，而是一份

3、一份的，每一份稱為 ，光子的能量E=4光電效應(yīng)方程：光電效應(yīng)方程說(shuō)明，光電子的初動(dòng)能與入射光的頻率V成線性關(guān)系，與光強(qiáng)。只有當(dāng)h v W時(shí)，才有光電子逸出。v o=W/h確實(shí)是光電效應(yīng)的 。4、 光的波粒二象性：光既具有 ，又有(1) 大量光子產(chǎn)生的效果顯示出 ，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出 、(2) 光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)量、與其它物質(zhì)相互作用時(shí)，起主導(dǎo)作用；在光的傳播過(guò)程中， 光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的多少 (概率)，起主導(dǎo)作用。3對(duì)不同頻率的光，頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光， 顯著；而頻率高、波長(zhǎng)短的光，顯著、 5、物質(zhì)波任何運(yùn)動(dòng)物體都有 對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是6、概率波1經(jīng)典的粒子和經(jīng)

4、典的波物理學(xué)經(jīng)典的粒子運(yùn)動(dòng)的差不多特征是任意時(shí)刻具有 和以及時(shí)空中具有 ，遵從牛頓第二定律。經(jīng)典的波的差不多特征是具有一定的 和，也確實(shí)是說(shuō)具有時(shí)空的。2概率波在雙縫干涉圖樣中，不能確信某個(gè)光子落在那一點(diǎn)，即光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣 的。但光子落在明紋處的概率 ，落在暗紋處的概率 。光子在空間出現(xiàn)的概率能夠通過(guò)規(guī)律確定，因此光波是一種 。重點(diǎn)難點(diǎn)1. 光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：1關(guān)于任何一種金屬，入射光的頻率必須大于某一極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，低于那 個(gè)極限頻率，不管強(qiáng)度如何，不管照射時(shí)間多長(zhǎng)，也不能產(chǎn)生光電效應(yīng)；2在單位時(shí)間里從金屬極板中發(fā)射出的光電子數(shù)跟入射光的強(qiáng)度成正比；3發(fā)射出的光電

5、子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大；4只要入射光的頻率高于金屬極板的極限頻率，不管其強(qiáng)度如何，光電子的產(chǎn)生都幾乎 是瞬時(shí)的，不超過(guò) 10 9s.2、光子說(shuō)光子說(shuō)的要緊內(nèi)容為： 沿空間傳播的光是不連續(xù)的， 而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量 子，簡(jiǎn)稱光子；光子的能量E與光的頻率v成正比，比例系數(shù)即為普朗克常量E=h v h=6.63 x 10- 34J.s3. 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程-mV； = h -W2愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的圖象逸出功和極限頻率的關(guān)系：w = h °愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程是能量守恒定律在光電效應(yīng)現(xiàn)象中的表現(xiàn)形式極限波長(zhǎng)和極限頻率的關(guān)系：由v _

6、, f得v #訂_c'o =0授課過(guò)程：例1 2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩名美國(guó)科學(xué)家， 以表彰他們發(fā)明了宇宙微波背景輻 射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)，以下與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是（）A、微波是指波長(zhǎng)在10-3m到10m之間的電磁波E、微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C、黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射D、普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)例2如圖5所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是傳送帶上物品,R為光敏電阻，Ra為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的差不多工作原理是

7、信號(hào)處理A、當(dāng)有光照射 R時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B當(dāng)有光照射 R時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次例3、如下圖，一細(xì)束白光通過(guò)三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光,并同時(shí)做如下實(shí)驗(yàn)：讓這三種單色光分別通過(guò)同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置在光屏上產(chǎn)生干涉條 紋雙縫間距和縫屏間距均不變；c b a讓這三種單色光分別照射鋅板；讓這三種單色光分別垂直 投射到一條直光纖的端面上；以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是ABCDc種色光的波動(dòng)性最顯著c種色光穿過(guò)光纖的時(shí)間最長(zhǎng) a種色光形成的干涉條紋間距最小 假如b種色光能產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么 a

8、種色光一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)例4在圖中，直線 PQ表示光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率的變化關(guān)系。1圖中哪一個(gè)值可確定普朗克恒量h。2圖中哪一個(gè)線段表示極限頻率0的值。3圖中哪一個(gè)線段相當(dāng)于金屬的逸出功W例5如下圖是做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置簡(jiǎn)圖。在抽成真空的玻璃管.內(nèi)，K為陰極用金屬銫制成，發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功為1.9eV，A '為陽(yáng)極。在a、b間不接任何電源，用頻率為、高于銫的極限頻率 的單色光照射陰極 K會(huì)發(fā)明電流表指針有偏轉(zhuǎn)。這時(shí)，假設(shè) 在a、b間接入直流電源，a接正極，b接負(fù)極，并使a、b間 電壓從零開(kāi)始逐漸增大， 發(fā)明當(dāng)電壓表的示數(shù)增大到 2.1V時(shí)， 電流表的示數(shù)剛好減小到零。求：a

9、、b間未接直流電源時(shí)，通過(guò)電流表的電流方向。 從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能氐是多少焦？ 入射單色光的頻率是多少?圖所示是一個(gè)航標(biāo)燈自動(dòng)例6深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標(biāo)燈指引航道。操縱電路的示意圖。電路中的光電管陰 極K涂有可發(fā)生光電效應(yīng)的金屬。下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極 限頻率和極限波長(zhǎng)，又知可見(jiàn)光的波長(zhǎng)/ ,-9在 400nmi 770nm(1 nm=10 m)。各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng):金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)144.545 幻06.000 幻0148.065 漢 10141.153 X10151.529 X1015極限波長(zhǎng)(Mm)0.660

10、00.50000.37200.26000.1962依照上圖和所給出各種數(shù)據(jù)，你認(rèn)為1光電管陰極 K上應(yīng)涂有金屬 ;2操縱電路中的開(kāi)關(guān) K應(yīng)和填“ a”或“ b”接觸；3工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動(dòng)時(shí)，稍有不慎就會(huì)把手壓在里面，造成工傷事故。假如將上述操縱電路中的電燈換成驅(qū)動(dòng)這些機(jī)器工作的電機(jī)，這時(shí)電路中開(kāi)關(guān) K應(yīng)和接觸，如此，當(dāng)工人不慎將手伸入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵馬上動(dòng)作，使機(jī)床停止工作，幸免事故發(fā)生。例7.關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的選項(xiàng)是ADA.大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性B光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子C.

11、 高頻光是粒子，低頻光是波D. 波粒二象性是光的全然屬性，有時(shí)它的波動(dòng)性顯著，有時(shí)它的粒子性顯著例8在以下各組所說(shuō)的兩個(gè)現(xiàn)象中，都表現(xiàn)出光具有粒子性的是A. 光的折射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象B. 光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C. 光的衍射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象D. 光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)課后反思：鞏固作業(yè)（A）班級(jí)姓名 1在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，假如需要增大光電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的速度，可采納的方法是A、增加光照時(shí)間、 B增大入射光的波長(zhǎng)、C增大入射光的強(qiáng)度、D、增大入射光頻率、2、關(guān)于光電效應(yīng)有如下幾種陳述，其中正確的選項(xiàng)是：A、金屬電子的逸出功與入射光的頻率成正比；B光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)；C用不可見(jiàn)光照射金屬一定比可

12、見(jiàn)光照射金屬產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能要大D對(duì)任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)必須小于那個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生 光電效應(yīng)。3、金屬鈉的逸出功為 2.48eV，那么以下各色光中，能使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的有：A、波長(zhǎng)為6.5 X 10-7m的紅光B 頻率為5.5 X 10 Hz的紅光C 波長(zhǎng)為4.8 X 10-7m的藍(lán)光D頻率為7.5 X 1014Hz的紫光。4、以下光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)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(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著，波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著、 D大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性、 5、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電子也有波粒二象性，由

13、于電子的粒子性比光強(qiáng)，故電子的波長(zhǎng)比光的波長(zhǎng)更 短，電子和光相比，我們（）A、更容易觀看到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象B不容易觀看到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象C不容易觀看到明顯的衍射現(xiàn)象，但容易觀看到干涉現(xiàn)象D更容易觀看到明顯的衍射現(xiàn)象，但不容易觀看到干涉現(xiàn)象6、 研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖，以頻率為的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極 K發(fā)射后將向陽(yáng)極 A作減速運(yùn)動(dòng)。光電流i由圖中電 流計(jì)G測(cè)出，反向電壓截止電壓 U由電壓表測(cè)出。在以下表示光電 效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是7、 以下關(guān)于物質(zhì)波的認(rèn)識(shí)中正確的選項(xiàng)是（）A、任何一個(gè)物體都有一

14、種波和它對(duì)應(yīng)，這確實(shí)是物質(zhì)波B X光的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C電子的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D物質(zhì)波是一種概率波8、 A和B兩種單色光均垂直照射到同一條直光纖的端面上，A光穿過(guò)光纖的時(shí)間比 B光穿過(guò) 光纖的時(shí)間長(zhǎng)?，F(xiàn)用 A和B兩種光照射同種金屬，都能發(fā)生光電效應(yīng)，那么以下說(shuō)法正確的 選項(xiàng)是A、光纖對(duì)B光的折射率大B A光打出的光電子的最大初動(dòng)能一定比B光的大C A光在單位時(shí)間內(nèi)打出的電子數(shù)一定比B的光的多D B光的波動(dòng)性一定比 A光顯著9、 頻率為v的光子，德布羅意波長(zhǎng)為入=h/p，能量為E,那么光的速度為（）2A E 入 /hB pEC E/pD h /Ep10、在驗(yàn)證光的波粒

15、二象性的實(shí)驗(yàn)中，采納特別微弱的光流，使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫、如曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上出現(xiàn) ;如時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上將會(huì)顯示 、11、光的和等現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，而現(xiàn)象和效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，按波動(dòng)說(shuō)，光的能量是由決定的，按照光子說(shuō)光子的能量是跟成正比的、12、 波長(zhǎng)為60x10m的單色光，問(wèn)：1這一單色光的頻率是多大？ 2此單色光的1個(gè)光子的能量是多少 J?合多少eV?普朗克常量h=6.63 10-34J.s13、某頻率的單色光照射到一塊金屬板表面時(shí)，能發(fā)生光電效應(yīng)，測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能為2電子伏。假設(shè)換用頻率是原來(lái)的1.8倍的單色光照射該金屬，光電子的最大初動(dòng)能為6電子伏。試求該金屬的逸

16、出功。14、 （1） 一顆質(zhì)量為5.0kg的炮彈：以200m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的德布羅意波長(zhǎng)多大？假設(shè)它以光速運(yùn)動(dòng)，它的德布羅意波長(zhǎng)多大？假設(shè)要使它的德布羅意波長(zhǎng)與波長(zhǎng)是400nm的紫光波長(zhǎng)相等，那么它必須以多大的速度運(yùn)動(dòng)？2陰極射線管中電子的速度為2 x 107m/s,請(qǐng)計(jì)算它的德布羅意波波長(zhǎng)、鞏固作業(yè)（B）班級(jí)姓名1、 電子顯微鏡的分辨率高達(dá)0.2nm（波長(zhǎng)越短，分辨率越高），假如有人制造出質(zhì)子顯微鏡，在加速到相同的速度情況下，質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將（）A、小于0.2nm、B、大于0.2nmC 等于0.2nmD、以上說(shuō)法均不正確2、一束復(fù)色光從玻璃界面 MN射向空氣時(shí)分成a、b、c三束

17、光，如下圖，那么能夠判定A、在玻璃中a光束的速度最大nB在玻璃中c光束的述度協(xié)人丿審尹C假設(shè)b光束照射光電管恰能發(fā)生光電效應(yīng)，那么光束a照射那個(gè) _二亠 _也一定能發(fā)主光電效應(yīng)*D c光束的光子能量最小3、如下圖，一細(xì)束白光通過(guò)三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中K的a、b、c三種色光，并分別讓這三種色光通過(guò)同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置在光屏上產(chǎn)生干涉條 紋，比較這三種色光的光子能量以及產(chǎn)生的干涉條紋間距大小， 下面說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）A、a的光子能量最大白光B a的光子能量最小C a形成的干涉條紋間距最大D a形成的干涉條紋間距最小4、2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中的一項(xiàng)為哪一項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)美國(guó)科學(xué)家賈科尼和日本

18、科學(xué)家小柴晶俊發(fā)明了宇宙X射線源、X射線是一種高頻電磁波，假設(shè)X射線在真空中的波長(zhǎng)為 入，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以 E和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量，那 么h入h入h入hehe hA. E=Z ,P=0 B.,p= "C C. E=_ ,p=0 ,D. E=,p=5、如下圖，有一驗(yàn)電器與鋅板相連，現(xiàn)用一弧光燈照射鋅板一段時(shí)間，關(guān)燈后，驗(yàn)電器指 針保持一定偏角，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A、用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，驗(yàn)電器指針偏角一定變大B用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，驗(yàn)電器指針偏角一定變小C使驗(yàn)電器指針回到零， 改用強(qiáng)度更大的弧光燈照射鋅 板相同時(shí)間，驗(yàn)電

19、器指針偏角將增大D使驗(yàn)電器指針回到零， 改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射 鋅板相同時(shí)間，驗(yàn)電器指針將偏轉(zhuǎn)6、金屬甲發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的頻率關(guān)系如直線 1所示?，F(xiàn)用某單色光照射金屬甲的表 面，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為E,假設(shè)用同樣的單色光照射金屬乙表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ea，如下圖。那么金屬乙發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的頻率 關(guān)系圖線應(yīng)是A、aB bC CD上述三條圖線都有可能7、 在圖甲所示的裝置中， K為一金屬板，A為金屬電極，都密封在真空的玻璃管中，W為由石英片封蓋的窗口，單色光可通過(guò)石英片射到金屬板K上，E為輸出電壓可調(diào)的直流電源，其負(fù)極與電極 A相連,°是電流表、實(shí)驗(yàn)發(fā) 明，當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時(shí)，K會(huì)發(fā)出電子光電效應(yīng)，這時(shí)，即使東 K之間的電壓等于零，回路中也有電流，當(dāng)A的電勢(shì)低于K的電勢(shì)且低到某一值 Ue時(shí)，電流消逝,Ue稱為截止電壓、當(dāng)改變照射光的頻率假如某次實(shí)驗(yàn)我們測(cè)出了畫(huà)這條圖線所()v,截止電壓Ue也將隨之改變，其關(guān)系如圖乙所示、 需的一系列數(shù)據(jù)，又明白了電子的電荷