波粒二象性知識(shí)點(diǎn)總結(jié)材料

1、波粒二象性知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一：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(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， 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

2、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：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 . 626x10 34J s(般 h=6.63x10 34J 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)物體輻射不可見的紅外光；但當(dāng)物體被加熱到5000C左右時(shí)，開始發(fā)出暗紅色的可見光。隨著溫度的不斷上升，輝光

3、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 5000C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800 C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)空腔壁上開一個(gè)很小的孔，那么射人

4、 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)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一

5、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.-9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) 10s :當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光

6、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U0?；芈分械?2?eU0，光電流將會(huì)減小到零，光電流隨著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反 向電壓U0滿足：mvmax2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)生光電效應(yīng)，實(shí)際上

7、如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)在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的，

8、 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W0: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 W0，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 1212?W0其中mvmax是指出射光子的最 大初動(dòng)能。hv?mvmax223、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hv大W于或者等于逸出功W0

9、 即: v?0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。h1212?W0和mvmax?eU0 有：hv?eU0?W0，所以遏制電壓只與入射遏 制電壓：由hv?mvmax22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)?？灯疹D效應(yīng)是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn)之。2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛因斯坦光子假說(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：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動(dòng)量也守恒

10、。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)小的粒子性顯著。2、光子的能量E=h v，光子的

11、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=入v還可以得出：=pC。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) 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

12、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?x 表示微觀粒子位h置的不確定性，用?p表示微觀粒子在x方向上動(dòng)量的不確定性，則有？x?p?。原因是因?yàn)??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，另外一個(gè) 的不確定性就越大。(2) 微觀粒子的波粒二象性和不確定性關(guān)系本質(zhì)是一樣的， 導(dǎo)致共同的結(jié)果： 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不能通過(guò)確定的軌道來(lái)描述，只能通過(guò)概率波做統(tǒng)計(jì)性的 描述。(3) 不確定性關(guān)系對(duì)宏觀物體沒(méi)有意義。頻率咼波長(zhǎng)短，粒子性明顯 頻率低波長(zhǎng)長(zhǎng)，波動(dòng)性明顯傳播時(shí)，波動(dòng)性明顯 光的產(chǎn)生，與其他物質(zhì)

13、作用，粒子性明顯個(gè)別時(shí)，粒子性明顯 大量時(shí)，波動(dòng)性明顯例題講解例1 :用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為2.5eV的光照 射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2mA。移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c,當(dāng)電壓 表的示數(shù)大于或等于0.7V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。貝()A 光電管陰極的逸出功為1.8eV ;B .電鍵k斷開后,有電流流過(guò)電流表G;C 光電子的最大初動(dòng)能為0.7eV ;D .改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較??；例2 :關(guān)于不確定關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是：A .不確定關(guān)系表明：想要同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，這是不可 能的；B. 不確定關(guān)系表明：想要同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)

14、量一顆子彈的位置和動(dòng)量，這是不可 能的；C. 由于不確定關(guān)系，所以測(cè)量粒子的位置已經(jīng)沒(méi)有意義了；D .如果將來(lái)實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)步了，同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量是有可 能的；7 7例3:已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長(zhǎng)為入0 = 5Xl0m，現(xiàn)用波長(zhǎng)為 4 X10m的光照射用鈉作陰極的光電管.求：(1) 鈉的逸出功W0 ；(2) 為使光電管中的光電流為零，在光電管上所加反向電壓至少多大？針對(duì)練習(xí)1 下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)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(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)生的效果往往顯示粒子性2 .

15、在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在觀察屏的某處是亮紋，則對(duì)光子到達(dá)觀察屏的 位置，下列說(shuō)法正確的是()A .到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大B. 到達(dá)暗條紋處的概率比到達(dá)亮條紋處的概率大C. 該光子可能到達(dá)觀察屏的任意位置D .以上說(shuō)法均不正確3 .對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法正確的是()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(dòng)性B. 光的波動(dòng)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(dòng)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(dòng)性了D .光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯，在另外 某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯.4 .如圖所示，

16、電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒(méi) 有電流通過(guò)，其原因可能是()A 入射光太弱B 入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)C.光照時(shí)間太短 D 電源正負(fù)極接反5 頻率為v的光照射某種金屬材料，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek，若以頻率為2 v的光照射13 用波長(zhǎng)為?1的單色光照射某光電管陰極時(shí)，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能為 EK1;用波長(zhǎng)為?1的單色光照射時(shí)，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能為EK2。若EK1?EK2, 則?1 ?2。(填?或 ?)14 入射的X射線光子的能量為0.60 MeV，被自由電子散射后波長(zhǎng)變化了20%，則反沖電子的動(dòng)能為 MeV。15 .二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長(zhǎng)波輻射，這種長(zhǎng)波輻射的波長(zhǎng)范圍是1.

17、4 X10 31.6 X10 3m，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)”使空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 (已知普朗克恒量h = 6.6 X10 34J s，真空中的光速c = 3.0 X108m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)16 .鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在用波長(zhǎng)200nm的光照射鋁的表面.(1) 光電子的最大初動(dòng)能是 ；(2) 遏止電壓是；(3) 鋁的極限頻率是 .17 .如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在 A處用一紫光燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角.（1）現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將（填“增大”、“減小”或“

18、不變”）使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板， 可觀察到靜電計(jì)指針 填“有”或“無(wú)”）偏轉(zhuǎn).18 如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，從 F上漂出的熱電子可認(rèn)為 初速度為零，所加加速電壓 U = 104V，電子質(zhì)量為m = 0.91 X10 30kg.電子 被加速后通過(guò)小孔K1和K2后入射到薄的金膜上，發(fā)生衍射，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋.試計(jì)算電子的德布羅意波長(zhǎng).第6頁(yè)。19 .具有波長(zhǎng)入=0.71A的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知rB = 1.88 X10 4m T，試