波粒二象性(共10頁)

1、波粒二象性一、量子論1.創(chuàng)立標(biāo)志：1900年普朗克在德國的物理年刊上發(fā)表論正常光譜能量分布定律的論文(lnwn)，標(biāo)志著量子論的誕生。2.量子論的主要(zhyo)內(nèi)容：普朗克認(rèn)為物質(zhì)的輻射能量并不是無限(wxin)可分的，其最小的、不可分的能量單元即“能量子”或稱“量子”，也就是說組成能量的單元是量子。物質(zhì)的輻射能量不是連續(xù)的，而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。3.量子論的發(fā)展1905年，愛因斯坦將量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。1913年，英國物理學(xué)家玻爾把量子概念推廣到原子內(nèi)部的能量狀態(tài)，提出了一種量子化的原子結(jié)構(gòu)模型，豐富了量子論。到1925年左右，量子力學(xué)最終建立。二、黑體和黑

2、體輻射1熱輻射現(xiàn)象任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長的分布都與溫度有關(guān)。這種由于物質(zhì)中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。.物體在任何溫度下都會輻射能量。.物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個(gè)頻率范圍內(nèi)發(fā)射電磁波能力越大，則它吸收該頻率范圍內(nèi)電磁波能力也越大。輻射和吸收的能量恰相等時(shí)稱為熱平衡。此時(shí)溫度恒定不變。實(shí)驗(yàn)表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度（T）、輻射的波長、時(shí)間的長短和發(fā)射的面積。2.黑體物體具有向四周輻射能量的本領(lǐng)，又有吸收外界輻射來的能量的本領(lǐng)。黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體。3實(shí)驗(yàn)規(guī)律

3、：1）隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有增加；2）隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短方向移動。四、光電效應(yīng) 1、光電效應(yīng)光電效應(yīng)在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：裝置：如右圖。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)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于極限頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增大。大于極限頻率的光照射金屬時(shí)，光電流強(qiáng)度（反映單位時(shí)間發(fā)射出的光電子數(shù)的多少），與入射光強(qiáng)度成正比。 金屬(jnsh)受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過109秒。2、波動說在光電效應(yīng)上遇到

4、(y do)的困難波動說認(rèn)為：光的能量即光的強(qiáng)度是由光波(gungb)的振幅決定的與光的頻率無關(guān)。所以波動說對解釋上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的條都遇到困難3、光子說量子論：1900年德國物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電磁波的能量.光子論：1905年愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比。即：. 其中是電磁波的頻率，h為普朗克恒量：h=6.6310344、光子論對光電效應(yīng)的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，當(dāng)功能大于脫出功時(shí)，電子即可脫離金屬表面，入射光的頻率越大，光子能量越大，電子獲得的

5、能量才能越大，飛出時(shí)最大初功能也越大。5光電效應(yīng)方程：Ek 是光電子的最大初動能，當(dāng)Ek =0 時(shí)，c為極限頻率，c=.五、光的波粒二象性 物質(zhì)波 光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性大量光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)實(shí)物粒子也具有波動性，這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。滿足下列關(guān)系：從光子的概念上看，光波是一種概率波.1、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可知 ()A隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加B隨溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加C隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動D隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大

6、值向波長較長的方向移動2、關(guān)于對普朗克能量子假說的認(rèn)識，下列(xili)說法正確的是()A振動著的帶電微粒的能量(nngling)只能是某一能量值B帶電微粒輻射(fsh)或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C能量子與電磁波的頻率成正比D這一假說與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的3紅光和紫光相比()A紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大B紅光光子的能量較??；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大C紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小D紅光光子的能量較?。辉谕环N介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小4、光是一種電磁波，可見光的波長的大致范圍是400700 nm、400 nm、

7、700 nm電磁輻射的能量子的值各是多少？【課后練習(xí)】1關(guān)于對黑體的認(rèn)識，下列說法正確的是()A黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體2關(guān)于對熱輻射的認(rèn)識，下列說法中正確的是()A熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波B溫度越高，物體輻射的電磁波越強(qiáng)C輻射強(qiáng)度按波長的分布情況只與物體的溫度有關(guān)，與材料種類及表面

8、狀況無關(guān)D常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色3紅、橙、黃、綠四種(s zhn)單色光中，光子能量最小的是()A紅光B橙光 C黃光(hun un) D綠光4某種光的光子(gungz)能量為E，這種光在某一種介質(zhì)中傳播時(shí)的波長為，則這種介質(zhì)的折射率為()A.eq f(E,h) B.eq f(E,ch) C.eq f(ch,E) D.eq f(h,E)5某激光器能發(fā)射波長為的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為()A.eq f(Pc,h) B.eq f(hc,)C.eq f(P,hc) D.eq f(c,hP)62006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予

9、了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)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)。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)的說法中正確的是()A微波是指波長在103 m到10 m之間的電磁波B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題中提出了能量子假說7在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設(shè)老鼠的體溫約為37 ，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為m。根據(jù)熱輻射理論，m與輻射源的絕對

10、溫度T的關(guān)系近似為Tm2.90103 mK。(1)老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長為 ()A7.8105 m B9.4106 mC1.16104 m D9.7108 m(2)老鼠發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射屬于 ()A可見光波段 B紫外波段C紅外波段(bdun) DX射線(shxin)波段8二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長波輻射，這種長波輻射的波長(bchng)范圍約是1.41031.6103 m，相應(yīng)的頻率范圍是_，相應(yīng)的光子能量的范圍是_，“溫室效應(yīng)”使大氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣中分子的_。(已知普朗克常量h6.61034 Js，真空中的光速c3.0108 m/s。結(jié)果取兩位數(shù)字)9

11、神光“”裝置是我國規(guī)模最大，國際上為數(shù)不多的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2 400 J、波長為0.35 m的紫外激光，已知普朗克常量h6.631034 Js，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少個(gè)？(取兩位有效數(shù)字)。10氦氖激光器發(fā)出波長為633 nm的激光，當(dāng)激光器的輸出功率為1 mW時(shí)，每秒發(fā)出的光子數(shù)為多少個(gè)？第二節(jié)、光電效應(yīng)【例1】入射光照射到某金屬表面上發(fā)生了光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則下列說法中正確的是()A從光照射到金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動能將減小C單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D有可能不發(fā)生光電

12、效應(yīng)【例2】光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1723所示，則下面說法中正確的是()A用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B用綠色光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C鋅板帶的是負(fù)電荷D使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷【例3】鋁的逸出功是4.2 eV，現(xiàn)在將波長200 nm的光照射鋁的表面。(1)求光電子的最大初動能；(2)求遏止電壓；(3)求鋁的截止頻率?！纠?】下列(xili)對光電效應(yīng)的解釋正確的是()A金屬內(nèi)的每個(gè)電子能吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的能量(nngling)足夠大時(shí)，就能逸出金屬B如果入射光子的能量(nngling)小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)

13、生光電效應(yīng)C發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大D由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率也不同【例5】假如一個(gè)光子與一個(gè)靜止的電子碰撞，光子并沒有被吸收，只是被電子反彈回來，則散射光子的頻率與原來光子的頻率相比哪個(gè)大？【課后練習(xí)】1如圖所示，鋅板與驗(yàn)電器相連，用紫外線燈照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，則()A鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶正電C若改用紅外線照射，驗(yàn)電器指針仍張開D若改用紅外線照射，驗(yàn)電器指針不會張開2光電效應(yīng)中，從同一金屬逸出的電子動能的最大值()A只跟入射光的頻率有關(guān)B只跟入射光的強(qiáng)

14、度有關(guān)C跟入射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān)D除跟入射光的頻率和強(qiáng)度有關(guān)外，還與光照的時(shí)間有關(guān)3某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述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4用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動能增加，則應(yīng)()A改用紅光照射B增大綠光的強(qiáng)度C增大光電管上的加速電壓D改用紫光照射 5某種單色光的頻率為，用它照射某種金屬時(shí)，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種金屬逸出功和極限頻率分別是()AhEk，eq f(Ek,h)BEkh，eq f(Ek,h)ChEk，eq f(h,Ek)

15、DEkh，eq f(h,Ek)6.如圖所示為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限(jxin)頻率為4.51014 Hz，則以下(yxi)判斷正確的是()A發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和(boh)值取決于入射光的頻率B發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C用0.5 m的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D光照射時(shí)間越長，電路中的光電流越大7已知鈣的逸出功是3.20 eV，對此理解正確的是()A鈣中的電子脫離鈣需做功3.20 eVB鈣表面的電子脫離鈣需做功3.20 eVC鈣只需吸收3.20 eV的能量就有電子逸出D入射光子的能量必須大于3.20 eV才能發(fā)生光電效應(yīng)8

16、在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某種金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率的關(guān)系如圖73所示，由實(shí)驗(yàn)圖可求出()A該金屬的極限頻率和極限波長B普朗克常量C該金屬的逸出功D單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)9現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為abc。用b光束照射某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng)。若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定()Aa光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)Bc光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)Ca光束照射時(shí)，釋放出的光電子數(shù)目最多Dc光束照射時(shí)，釋放出的光電子的最大初動能最小10下表給出了一些金屬材料的逸出功。材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(1019) J3.04.35.96.2

17、6.6現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s)()A2種 B3種C4種 D5種11頻率為的光照射某種金屬，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ek，若用頻率為2的光照射同一金屬，則光電子的最大初動能是多少呢？12某光電管的陰極(ynj)是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV，用波長(bchng)為2.5107 m的紫外線照射(zhosh)陰極，已知真空中光速為3.0108 m/s，元電荷的帶電量為1.61019 C，普朗克常量為6.631034 Js，求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能

18、分別是多大？第三、四節(jié) 粒子的波動性 概率波【例1】對光的認(rèn)識，以下說法中正確的是()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)為波動性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：在某種情境下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種情境下，光的粒子性表現(xiàn)明顯 【例2】關(guān)于對光的認(rèn)識，下列說法正確的是()A頻率高的光是粒子，頻率低的光是波B光有時(shí)是波，有時(shí)是粒子C光有時(shí)候表現(xiàn)出波動性，有時(shí)候表現(xiàn)出粒子性D光既是宏觀概念中的波，也是宏觀概念中的粒子【例3】關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識中錯(cuò)誤的是(

19、)A任何運(yùn)動的物體(質(zhì)點(diǎn))都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波BX射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D宏觀物體盡管可以看做物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象【例4】為了觀察晶體的原子排列，可以采用下列方法：(1)用分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡成像(由于電子的物質(zhì)波波長很短，能防止發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，因此電子顯微鏡的分辨率高)；(2)利用X射線或中子束得到晶體的衍射圖樣，進(jìn)而分析出晶體的原子排列。則下列分析中正確的是 ()A電子顯微鏡所利用的是電子的物質(zhì)波的波長比原子尺寸小得多B電子顯微鏡中電子束運(yùn)動的速度應(yīng)很小C要獲得晶體的X射線衍射圖樣，X射線波

20、長要遠(yuǎn)小于原子的尺寸D中子的物質(zhì)波的波長可以與原子尺寸相當(dāng)【例5】對于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A在一束傳播的光束中，有的光是波，有的光是粒子B光子與電子同樣是一種粒子，光波與機(jī)械波同樣是一種波C光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的D光是一種波，同時(shí)(tngsh)也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子的能量Eh中，頻率(pnl)仍表示(biosh)的是波的特征【課后練習(xí)】1人類對光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了曲折的過程。下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是()A牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動性C麥克斯韋預(yù)言了光是一種電

21、磁波D光具有波粒二象性2能說明光具有波粒二象性的實(shí)驗(yàn)是()A光的干涉和衍射 B光的干涉和光電效應(yīng)C光的衍射和康普頓效應(yīng) D光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)3關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是()A光子說并沒有否定光的電磁說B光電效應(yīng)現(xiàn)象反映了光的粒子性C光的波粒二象性是綜合了牛頓的微粒說和惠更斯的波動說提出來的D大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性4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，其波動性越明顯；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 5關(guān)于物質(zhì)波，下列說法中正確的是()A速

22、度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長大B動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長小C動量相等的電子和中子，中子的波長小D甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長也是乙電子的3倍6已知粒子的質(zhì)量m6.641027 kg，速度v3107 m/s，要觀察到粒子明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物的尺寸約為()A3.31010 mB3.31012 mC3.31015 m D3.31018 m7下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A光顯示粒子性時(shí)是分立而不連續(xù)的，無波動性；光顯示波動性時(shí)是連續(xù)而不分立的，無粒子性B光的頻率越高，其粒子性越明顯；光的頻率越低，其波動性越明顯C光的波動性可以看作是大量光子運(yùn)動的規(guī)律D倫琴射線比可見光更容易發(fā)生光電效應(yīng)，而更不容易產(chǎn)生干涉、衍