波粒二象性知識點

1、學習必備歡迎下載波粒二象性知識點總結(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：熱輻射強度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。2黑體(1) 定義：在熱輻射的同時，物體表面還會吸收和反射外界射來的電磁波。如果一些物體能夠完全吸收投射到其表面的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物 體就是絕對黑體，簡稱黑體。(2) 黑體輻射特點：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑 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：黑體輻射的實驗規(guī)律女口圖所示，隨著溫度的升高，一方面，各

2、種波長的輻射強度都 有增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。二：能量子1. 能量子：帶電微粒輻射或吸收能量時，只能是輻射或吸收某 個最小能量值的整數(shù)倍，這個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 s(般h=6.63x1034J s)四：拓展:1、對熱輻射的理解(1).在任何溫度下，任何物體都會發(fā)射電磁波，并且其輻射強度按波長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)物體輻射不可見的紅外光；但當物體被加熱到5000C左右時，開始發(fā)出暗紅色的可見光。隨著溫度的不

3、斷上升，輝光逐漸亮起來，而且波長較短的輻射越來越 多，大約在1 500C時變成明亮的白熾光。這說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應的頻率也越高。(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, 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光。(3) 熱輻射不需要高溫，任何溫度下物體都會發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時輻射弱，溫度 高時輻射強。2、2.什么樣的物體可以看做黑體(1) .黑體是一個理想化的物理模型。(2) .如圖所示，如果在一個空腔壁上開一個很小的

4、孔，那么射人 小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔 射出。這個空腔近似看成一個絕對黑體。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 自身有較強的輻射，看起來還會很明亮。如煉鋼爐口上的小孔。*輻射強度3、普朗克能量量子化假說(1) .如圖所示，假設與實驗結(jié)果“令人滿意地相符” 圖中小圓點表示實驗值，曲線是根據(jù)普朗克公式作出的。(2) .能量子假說的意義普朗克的能量子假說，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全 新的認識，對現(xiàn)代物理學的發(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)了微觀世界的學習必備歡迎下載基本特征，架起了電磁波的波動性與粒子性

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

6、: 當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比。3、光電效應的應用：光電管：光電管的陰極表面敷有堿金屬，對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，可以增強光電流。光電流的大小跟入射光的強度和正 向電壓有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)。入射光的強度越大，光電流越大。遏止電壓U0?；芈分械墓怆娏麟S著反向電壓的增加而減小，當反向電壓U0滿足：丄mv；ax二eUo，光電流將會減小到零，2所以遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)。4、波動理論無法解釋的現(xiàn)象： 不論入射光的頻率多少，只要光強足夠大，總可以使電

7、子獲得足夠多的能量，從而產(chǎn)生光 電效應，實際上如口果光的頻率小于金屬的極限頻率，無論光強多大，都不能產(chǎn)生光電效應。 光強越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初始動能應該由入射光的強度來決定， 實際上光電子的最大初始動能與光強無關(guān)，與頻率有關(guān)。 光強大時，電子能量積累的時間就短，光強小時，能量積累的時間就長，實際上無論光入射的強度怎樣微弱，幾乎在開始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子三、光子說1、普朗克常量普郎克在研究電磁波輻射時，提出能量量子假說：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稱為一個能量量子。即能量是一份一份的。其中 v輻射頻率，h是 一個常量，稱為普朗克常

8、量。2、光子說在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量 &跟光的頻率v成正比。匚- hv，其中：h是普朗克常量，v是光的頻率。四、光電效應方程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能與逸出 功之和，即1 2 1 2hvmvmax Wo 其中mvmax是指出射光子的最大初動能。2 2學習必備歡迎下載3、光電效應的解釋： 極限頻率：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸收一個光

9、子的能量，只有入射光子的能量 hv大 于或者等于逸出功 W即：v _W時，電子才有可能逸出，這就是光電效應存在極限頻率的原因。h1 212 遏制電壓：由hv=-mvmax和 mVmax=eUo有：hv = eUWo，所以遏制電壓只與入射2 2光頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，這就是光電效應存在遏制電壓的原因。五、康普頓效應(表明光子具有動量)1、康普頓效應：用X射線照射物體時，一部分散射出來的 X射線的波長會變長，這個現(xiàn)象 叫康普頓效應。康普頓效應是驗證光的波粒二象性的重要實驗之一。2、康普頓效應的意義：證明了愛因斯坦光子假說的正確性，揭示了光子不僅具有能量，還 具有動量。光子的動量為p = h

10、,3、現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動量也守恒。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量，X光子的能量和動量減小，所以 X射線光子的波長入變長。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、.衍射和偏振以無可辯駁的事實表明光是一種波； 光電效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實表明光是一種粒子，由于光既有波動性，又有粒子性，只能認為光具 有波粒二象性。但不可把光當成宏觀觀念中的波，也不可把光當成宏觀觀念中的粒子。少量的光子表現(xiàn)出粒子性，大量光子運動表現(xiàn)為波動性；光在傳播時顯示波動性，與物質(zhì)發(fā)生作用時，往往顯示粒子性； 頻率小波長大的波動性顯著，

11、頻率大波長小的粒子性顯著。2、光子的能量E=hv，光子的動量p=h/入表示式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量 頻率 v和波長入。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，實物粒子和光子一樣具有波動性，任 何一個運動著的物體都有一種與之對應的波，波長 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密一些，概率小的地方小圓點 疏一些。討論微觀粒子的運動，軌道的概念毫無意義。6、 不確定關(guān)系：微觀粒子的坐標和動量不能同時完全精確地確定。如果用Ax表示微觀粒子位 置的不確定性，用巾表示微觀粒子在x方向上動量的不確定性，則有 xp 上。原因是因為4微觀粒子具有波動性。(1) 由不確定性關(guān)系可知，坐標和動量，其中一個測量得越準確