2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識手冊：第二十三章 波粒二象性

第二十三章波粒二象性知能圖譜一、黑體光譜光的粒子性知識能力解讀知能解讀(一)黑體與黑體輻射1熱輻射(1)定義：物體在任何溫度下，都會發(fā)射電磁波，溫度不同，所發(fā)射的電磁波的頻率、強度也不同。物理學(xué)中把這種現(xiàn)象叫做熱輻射。(2)特性：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黑體如果某種物體能夠完全吸收入射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。說明黑體看上去不一定是黑色的，只有當自身輻射的可見光非常微弱時看上去才是黑色的；有些可看成黑體的物體由于有較強的輻射，看起來還會很明亮，如煉鋼爐口上的小孔。一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被當成黑體來處理。知能解讀(二)能量的量子化1能量子：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍。例如，可能是或當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量為單位一份一份地輻射或吸收的。這個不可再分的最小能量值叫做能量子，。2能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫做能量的量子化。知能解讀(三)光電效應(yīng)1光電效應(yīng)現(xiàn)象照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)發(fā)射出來的電子叫光電子。如圖所示。說明光電效應(yīng)的實質(zhì)：。2研究光電效應(yīng)的實驗裝置如圖所示，陰極和陽極是密封在真空玻璃管中的兩個電極，陰極在受到光照時能夠發(fā)射光電子。電源加在與之間的電壓大小可以調(diào)節(jié)，正、負極也可以對調(diào)。3光電效應(yīng)的四個規(guī)律(1)每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(yīng)。(2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的，一般不超過。(4)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。知能解讀(四)愛因斯坦光電效應(yīng)方程1光子(1)定義：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個光量子，簡稱光子。(2)光子的能量：每個光子的能量只決定于入射光的頻率，即，表示光的頻率。2逸出功是電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫這種金屬的逸出功。不同金屬的逸出功不同。一般用表示。3愛因斯坦光電效應(yīng)方程：為光電子的初動能。4光電效應(yīng)方程對實驗規(guī)律的解釋對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋截止頻率愛因斯坦光電效應(yīng)方程表明，光電子的初動能與入射光的頻率，呈線性關(guān)系，與光強無關(guān)，只有當時，才有光電子逸出，就是光電效應(yīng)的截止頻率瞬時性電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流幾乎是瞬時產(chǎn)生的飽和光電流光強較大時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子多，因而飽和光電流大，所以飽和光電流與光強成正比5光電效應(yīng)的兩個圖像(1)光電子的最大初動能隨光的頻率變化而變化的圖像，如圖所示。根據(jù)可知光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化曲線中，橫軸截距為截止頻率(或極限頻率)，縱軸上的截距是逸出功的負值，斜率為普朗克常量。(2)光電流隨外電壓變化而變化的規(guī)律如圖所示，縱軸表示光電流，橫軸表示陰、陽兩極處所加外電壓。當時，光電流恰好為零，此時能求出光電子的最大初動能，即。當時，光電流恰達到飽和光電流，此時所有光電子都參與了導(dǎo)電，電流最大為。方法技巧歸納方法技巧(—)光電效應(yīng)規(guī)律的理解方法指導(dǎo)理解光電效應(yīng)規(guī)律，要特別明確兩個對應(yīng)關(guān)系方法技巧(二)光電效應(yīng)方程的理解及應(yīng)用方法指導(dǎo)定量分析光電效應(yīng)時應(yīng)抓住的三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：。⑵最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：。(3)逸出功與極限頻率、極限波長的關(guān)系：高考能力培養(yǎng)高考能力(一)考綱解讀內(nèi)容要求考綱解讀光電效應(yīng)Ⅰ1.知道什么是光電效應(yīng)2.知道光電效應(yīng)產(chǎn)生的原因愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ⅰ知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程，綠用方程進行分析二、波粒二象性知識能力解讀知能解讀(一)光的波粒二象性1光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象和光的電磁說證明光具有波動性，光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和光子說證明光具有粒子性，無法用其中一種性質(zhì)解釋所有現(xiàn)象。事實上，光既有粒子的特征，又有波的特征，即光具有波粒二象性。說明能量和動量是描述光的粒子性的重要物理量；波長和頻率是描述光的波動性的典型物理量。2光的波動性與粒子性的統(tǒng)一(1)大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性。頻率越高的光，粒子性越明顯；頻率越低的光，波動性越明顯。(2)光在傳播過程中往往顯示出波動性，在與物質(zhì)作用時往往顯示出粒子性。知能解讀(二)德布羅意波(物質(zhì)波)任何一個運動著的物體，都有一種波與之相伴隨，其波長，式中是運動物體的動量，是普朗克常量，人們把這種波稱為物質(zhì)波，也叫德布羅意波，叫德布羅意波長。知能解讀(三)對光是概率波的認識進行實驗實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論總結(jié)點光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫和到達感光片產(chǎn)生干涉，形成明暗相間的干涉條紋說明了光的波動性可見，光既有粒子性，又有波動性，單獨使用波動性或者粒子性的解釋都無法完整地描述光的所有性質(zhì)記錄一段時間，感光片呈現(xiàn)雜亂分布的幾個亮點，每個亮點都是單個光子在感光片上留下的記錄說明了光的粒子性將光源的強度降低，入射光減弱到?jīng)]有兩個光子同時存在，再做上述實驗記錄時間加長，亮點在感光片上形成模糊的亮紋，光子主要落在感光片的亮紋處，再次形成干涉條紋單個光子也具有波動性記錄時間越長，干涉條紋越明顯方法技巧歸納方法技巧(一)