波粒二象性知識(shí)點(diǎn)

波粒二象性知識(shí)點(diǎn)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。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，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。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)度都有增加；另—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。波粒二象性知識(shí)點(diǎn)2．大小：E=hν。其中ν是電磁波的頻率，h稱為xx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(jiàn)的xx；但當(dāng)物體被加熱到左右時(shí)，開(kāi)始發(fā)出暗紅色的可見(jiàn)光。隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來(lái)，而且波長(zhǎng)較短的輻射越來(lái)越多，大約在1時(shí)變成明亮的xx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，將鋼加熱到約時(shí)，就可觀察到明亮的xx，但在同一溫度下，熔化的水晶卻不輻射可見(jiàn)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。波粒二象性知識(shí)點(diǎn)(2）．如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)—個(gè)很小的孔，那么射人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、xx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)xx公式作出的。（2）．能量子假說(shuō)的意義的能量子假說(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。xx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(jiàn)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：波粒二象性知識(shí)點(diǎn)①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)。②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)的是從金屬表面直接飛出來(lái)的光電子。③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)10-9s；④當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度xx。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xx收集，在回路中形成電流，稱為光電流。注意：①光電管兩極加上正向電壓，可以增強(qiáng)光電流。②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。③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(dāng)反向電壓U0滿足：，光電流將會(huì)減小到零，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：①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)。②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)。③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(kāi)始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子 .波粒二象性知識(shí)點(diǎn)三、光子說(shuō)1、xx常量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，只能是的整數(shù)倍，稱為一個(gè)能量量子。即能量是一份一份的。其中輻射頻率，是一個(gè)常量，稱為xx常量。2、光子說(shuō)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(gè)光子，光子的能量ε跟光的頻率νxx。，其中：是xx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，入射光子的能量等于出射光子的最大初動(dòng)能與逸出功之和，即其中是指出射光子的最大初動(dòng)能。3、光電效應(yīng)的解釋：①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大于或者等于逸出功W0即：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。波粒二象性知識(shí)點(diǎn)②遏制電壓：由和有：，所以遏制電壓只與入射光頻率有關(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、xx效應(yīng)（表明光子具有動(dòng)量）1、xx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xx效應(yīng)。xx效應(yīng)是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn)之一。2、xx效應(yīng)的意義：證明了愛(ài)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。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，小，所以X射線光子的波長(zhǎng)λ變長(zhǎng)。

X光子的能量和動(dòng)量減六、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xx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=hν，光子的動(dòng)量p=h/λ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 ν和波長(zhǎng)λ。由以上兩式和波速公式 c=λν還可以得出：E=pc。波粒二象性知識(shí)點(diǎn)3、物質(zhì)波(xxxx波)：1924年xxxx（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)著的物體都有一種與之對(duì)應(yīng)的波，波長(zhǎng) λ=h/p，這種波叫物質(zhì)波，也叫xxxx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(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。如果用表示微觀粒子位置的不確定性，用表示微觀粒子在方向上動(dòng)量的不確定性，則有。原因是因?yàn)槲⒂^粒子具有波動(dòng)性。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。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。不確定性關(guān)系對(duì)宏觀物體沒(méi)有意義。㈠①頻率高波長(zhǎng)短，粒子性明顯②頻率低波長(zhǎng)長(zhǎng)，波動(dòng)性明顯㈡①傳播時(shí)，波動(dòng)性明顯②光的產(chǎn)生，與其他物質(zhì)作用，粒子性明顯㈢①個(gè)別時(shí)，粒子性明顯②大量時(shí)，波動(dòng)性明顯波粒二象性知識(shí)點(diǎn)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。則： ( )A．光電管陰極的逸出功為 1.8eV；B．電鍵k斷開(kāi)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，但電流較小；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)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；例3：已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長(zhǎng)為λ0＝5×10－，現(xiàn)用波長(zhǎng)為4×10－的光照射用鈉作陰極的光電管．求：鈉的逸出功W0；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？波粒二象性知識(shí)點(diǎn)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．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，電路中所有元件完好，光照射到光電管上， xx電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，其原因可能是 ( )波粒二象性知識(shí)點(diǎn)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)極接反率為

5．頻率為ν的光照射某種金屬材料，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為2ν的光照射同一金屬材料，則光電子的最大初動(dòng)能是 ( )

Ek，若以頻A．2EkB．Ek＋hνC．Ek－h(huán)νD．Ek＋2hν6．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后速電壓為U)，該粒子的xxxx波長(zhǎng)為( )

(加A.B.C.D.7.A、B兩束不同頻率的光波均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng) , 如果產(chǎn)生光電流的最大值分別為IA、IB, 且IA<IB, 則下列關(guān)系正確的是 ()A.照射光的波長(zhǎng) λA>λBB.照射光的光子能量 EA<EBC.單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬板的光子數(shù) NA<NBD照.射光的頻率γA<γB8．頻率為ν的光子，具有的能量為hν、動(dòng)量為.將這個(gè)光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱光子的散射．下列關(guān)于光子散射說(shuō)法中正確的是( )A．光子改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向，且傳播速度變小B．光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大C．由于受到電子碰撞，散射后的光子波長(zhǎng)小于入射光子的波長(zhǎng)D．由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率小于入射光子的頻率激光的主要特點(diǎn)之一是它的瞬時(shí)功率很大,設(shè)P表示激光功率,λ表示激光波長(zhǎng),則激光器每秒射出的光子數(shù)()波粒二象性知識(shí)點(diǎn)A.B.C.D.Pλhc三種不同的入射光A、B、C分別射在三種不同的金屬a、b、c表面,均恰可使金屬逸出光電子,若入射光的波長(zhǎng)λA>λB>λC,則()A.用入射光A照射金屬b或c, 金屬b、c均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B.用入射光A、B同時(shí)照射金屬c, 金屬c可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C.用入射光C照射a或b, 金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D.用入射光B或C照射金屬a, 均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象11．如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為 λ0的光照到陰極K時(shí)，電路中有光電流，則( )A．若換用波長(zhǎng)為 λ1(λ1>λ0)的光照射陰極 K時(shí)，電路一定沒(méi)有光電流B．若換用波長(zhǎng)為 λ2(λ2<λ0)的光照射陰極 K時(shí)，電路中光電流一定增大C．若將變阻器滑動(dòng)頭P從圖示位置向右滑一些，仍用波長(zhǎng)λ0的光照射，則電路中光電流一定增大D．若將變阻器滑動(dòng)頭P從圖示位置向左滑過(guò)中心O點(diǎn)時(shí)，其他條件不變，則電路中仍可能有光電流12．人類對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)的過(guò)程中先后進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，如圖所示的四個(gè)示意圖所示表示的實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明光具有波動(dòng)性的是 ( )波粒二象性知識(shí)點(diǎn)13．用波長(zhǎng)為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；用波長(zhǎng)為的單色光照射時(shí)，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能為。若，則。（填）14．入射的X射線光子的能量為 0.60MeV，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 xxxx輻射，這種xx輻射的波長(zhǎng)范圍是 1.4×10－3～1.6×10－，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xx恒量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×/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．光電子的最大初動(dòng)能是________；遏止電壓是________；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