微觀世界與量子論

第6章

經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理6.4微觀世界與量子論

學(xué)習(xí)目標定位初步了解愛因斯坦光量子說的內(nèi)容，知道光具有波粒二象性。知道連續(xù)光譜與線光譜的概念。知道實物具有波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念。知識儲備區(qū)一、1．光電效應(yīng)光電子2．分別光量子光子hv二、1.紅紫2.光譜線三、1.實物2.波粒波粒學(xué)習(xí)探究區(qū)一、光電效應(yīng)二、連續(xù)光譜與線光譜三、實物粒子與波一、光電效應(yīng)當可見光和其他電磁輻照射到金屬表面上時，能從金屬表面打出電子，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，而被打出的電子叫做光電子。1.光電效應(yīng)2．光電效應(yīng)的現(xiàn)象金屬板存在極限頻率，當入射光的頻率高于極限頻率時能發(fā)生光電效應(yīng)，當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)。一、光電效應(yīng)(1)理論：金屬板受光波照射，板中電子接收的能量超過電子從金屬板中脫離出來所需要的能量時，電子就會從金屬板中脫離出來。3．經(jīng)典物理學(xué)遇到的困難(2)矛盾：當用低于某個極限頻率的光波照射時，無論其強度多么大、照射的時間多么長，都不會有光電子產(chǎn)生，而用頻率高于該極限頻率的光波照射時，不論強度如何小，總是立即有光電子產(chǎn)生。一、光電效應(yīng)(1)內(nèi)容：表面上看起來連續(xù)的光波是一顆一顆以光速運動的粒子組成的粒子流，這些粒子不能再分割，只能被整個地吸收或產(chǎn)生出來。這種粒子稱為光量子，簡稱光子。光子的能量E＝hν，h＝6.63×10－34J·s。4．愛因斯坦的光子說(2)對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋：①當光波照射到金屬板上時，它同時接收到的是大量光子，若光波的頻率較低，光子的能量小于電子從金屬板中脫離出來所需要的能量，電子吸收一個光子后不能成為光電子，無電流產(chǎn)生。一、光電效應(yīng)4．愛因斯坦的光子說(2)對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋：②若光波的頻率高到一定程度，一個光子的能量大于電子從金屬板中脫離出來所需要的能量，電子吸收了一個光子后就能從金屬板中脫離出來而成為光電子。③單位時間內(nèi)入射光子數(shù)越多，發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，由光電子形成的光電流也就越大。一、光電效應(yīng)返回5．光的波粒二象性光是電磁波，具有波動性，光的光子說說明光又具有粒子性，由此我們可以得到光既具有波動性，又具有粒子性，也就是說光具有波粒二象性。二、連續(xù)光譜與線光譜1．光譜太陽光經(jīng)過分光鏡得到的彩色光帶叫做光譜。2．連續(xù)光譜(1)定義：太陽光的光譜是從紅到紫連續(xù)分布的。(2)產(chǎn)生：熾熱的固體和液體、高壓氣體可發(fā)出連續(xù)光譜，如白熾燈的鎢絲通電后被加熱到3000℃時發(fā)出的是連續(xù)光譜。熾熱的固體二、連續(xù)光譜與線光譜3．線狀光譜(1)定義：在黑暗的背景上只有幾條發(fā)亮的光譜線，

這樣的光譜叫做線狀光譜，又簡稱線光譜。(2)產(chǎn)生：氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)加熱或高壓放電后發(fā)出線狀光譜。(3)連續(xù)光譜包含了各種不同頻率的光，但線狀光譜中每條光譜線都對

應(yīng)著一種頻率，不同物質(zhì)的線光譜不同，故可利用線光譜鑒別物質(zhì)。4．對光譜的研究玻爾建立了氫原子光譜理論，能夠很好地解釋氫原子光譜，但不能解釋氫原子以外的其他元素的原子光譜，在此基礎(chǔ)上建立的量子理論在微觀領(lǐng)域取得了巨大成功。返回三、實物粒子與波1．德布羅意波德布羅意實物粒子和光一樣具有波粒二象性。德布羅意把實物粒子所對應(yīng)的波叫做物質(zhì)波，也稱德布羅意波2．普通實物的波長很短如電子以107m/s速度運動時的波長λ電子≈0.7×10－10m，以1m/s速度運動的壘球波長λ壘球≈6.6×10－34

m。由于實物的波長很短，故我們難以觀察到。返回一、對光電效應(yīng)的了解典例精析例1

光電效應(yīng)的實驗結(jié)論是：對于某種金屬(

)A．無論光強多強，只要光的頻率小于極

限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．無論光的頻率多低，只要光照時間足

夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C．超過極限頻率的入射光強度越弱，所

產(chǎn)生的光電子形成的光電流越大D．超過極限頻率的入射光頻率越高，能

量就越大AD返回入射光的頻率不小于極限頻率時，才能發(fā)生光電效應(yīng)光子的能量不能積累一個光子激發(fā)一個電子，入射光越弱，光電流越小光子能量E＝hv例2

下列有關(guān)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，其波動性越顯

著；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

子性典例精析二、對光的波粒二象性的了解C返回光既是電磁波，具有波動性，光的光子說說明光又具有粒子性。光子不是實物粒子，電子是實物粒子波長越長，波動性越強，粒子性越弱；顯示波動性課堂要點小結(jié)微觀世界與量子論光電效應(yīng)連續(xù)光譜與線光譜實物粒子與波——德布羅意波返回實驗現(xiàn)象經(jīng)典物理學(xué)遇到的困難光子說，光子能量E＝hv波爾理論（局限性）量子理論自我檢測區(qū)1231．(對光電效應(yīng)的了解)用光照射金屬表面，沒有發(fā)射光電子，這可能是(

)A．入射光強度太小

B．照射的時間太短C．光的波長太短

D．光的頻率太低123沒有發(fā)生光電效應(yīng)，即不滿足入射光頻率大于極限頻率的條件2．(對光的波粒二象性的了解)下列關(guān)于光子的說法中正確的是(

)A．在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是

一份一份的，每一份叫做一個光子B．光子的能量由光強決定，光強大，

每份光子的能量一定大C．光子的能量由光的頻率決定，其能

量與它的頻率成正比D．光子帶電123愛因斯坦的光子說光子能量是一份一份的，不能分割光子能量E＝hv光子不帶電1233．(關(guān)于連續(xù)光譜和線狀光譜的了解)關(guān)于光譜和光譜分析，下列說法中正確的是(

)A．太陽光譜和白熾燈光譜都是線

狀光譜B．霓虹燈和煤氣燈火