【教科版選修3-5】高中物理：14《動量守恒定律的應(yīng)用(第2課時)》課件

章末整合高中物理·選修3-5·教科版12024/4/1章末整合高中物理·選修3-5·教科版12024/3/31能量的量子化光的離子性粒子的波動性不確定性關(guān)系波粒二象性22024/4/1能量的量子化波粒二象性22024/3/3132024/4/132024/3/3142024/4/142024/3/31一、量子論與光子說1．量子論：德國物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電磁波的能量E＝hν.2．光子說：愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即E＝hν其中h為普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s.52024/4/1一、量子論與光子說52024/3/31【例1】下列對光子的認(rèn)識，正確的是 (

) A．“光子說”中的光子就是牛頓在微粒說中所說的“微?！?B．“光子說”中的光子就是光電效應(yīng)的光電子 C．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一

份叫做一個光量子，簡稱光子 D．光子的能量跟光的頻率成正比

答案

CD62024/4/1【例1】下列對光子的認(rèn)識，正確的是 ()62024解析根據(jù)光子說，在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子．而牛頓的“微粒說”中的微粒指宏觀世界的微小顆粒．光電效應(yīng)中，金屬內(nèi)的電子吸收光子后克服原子核的庫侖引力等束縛，逸出金屬表面，成為光電子，故A、B選項錯誤，C選項正確；由ε＝hν知，光子能量ε與其頻率ν成正比，故D選項正確．72024/4/172024/3/31【例2】已知：功率為100W的燈泡消耗的電能的5%轉(zhuǎn)化為所發(fā)出的可見光的能量，光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560nm，計算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)．

答案

1.4×1019個82024/4/1【例2】已知：功率為100W的燈泡消耗的電能的5%轉(zhuǎn)化二、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程1．光電效應(yīng)規(guī)律 (1)任何一種金屬都對應(yīng)一個極限(截止)頻率，入射光頻率必須大于極限頻率才會產(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)，只隨著入射光頻率的增大而增大． (3)當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時，保持頻率不變，光電流的強度與入射光的強度成正比． (4)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.92024/4/1二、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程92024/3/312．愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－A. A表示金屬的逸出功，νc表示金屬的極限頻率，則A＝hνc.【例3】用波長為2.0×10－7m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.7×10－19J．由此可知，鎢的極限頻率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字) (

) A．5.5×1014Hz B．7.9×1014Hz C．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz

答案

B102024/4/12．愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－A.102024/3/3112024/4/1112024/3/31針對訓(xùn)練

(2014·江蘇卷)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的 (

) A．波長 B．頻率 C．能量 D．動量

答案

A122024/4/1針對訓(xùn)練(2014·江蘇卷)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.132024/4/1132024/3/31三、用圖象表示光電效應(yīng)的規(guī)律1．Ek－ν圖象

根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－A，光電子的最大初動能Ek是入射光頻率ν的一次函數(shù)，圖象如圖1所示．其橫軸截距為金屬的極限頻率νc，縱軸截距是金屬的逸出功的負(fù)值；斜率為普朗克常量h.圖1142024/4/1三、用圖象表示光電效應(yīng)的規(guī)律圖1142024/3/312．I－U圖象圖2152024/4/12．I－U圖象圖2152024/3/31【例4】

(1)研究光電效應(yīng)的電路如圖3所示．用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖像中，正確的是 (

)圖3162024/4/1【例4】(1)研究光電效應(yīng)的電路如圖3所示．用頻率相同、強(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子．光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是_____________________________________________________________.答案

(1)C

(2)減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)172024/4/1(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光182024/4/1182024/3/31四、光的波粒二象性、物質(zhì)波1．光的干涉、衍射、光的偏振說明光具有波動性，光電效應(yīng)、

康普頓效應(yīng)則證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，對于光子這樣的微觀粒子只有從波粒二象性出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種行為．2．電子的衍射實驗，說明了一些物質(zhì)微粒也像光子一樣具有波粒二象性．192024/4/1四、光的波粒二象性、物質(zhì)波192024/3/31202024/4/1202024/3/31【例5】現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實物粒子都具有波粒二象性，下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是 (

) A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時

間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多 B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C．質(zhì)量為10－3kg、速度為10－2m/s的小球，其德布羅意

波長約為10－23m，不過我們能清晰地觀測到小球運動

的軌跡 D．人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德

布羅意波長與晶體中原子間距大致相同212024/4/1【例5】現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實物粒子都具有波粒二象性，下列答案

BD解析光子照到鋅板上，發(fā)生光電效應(yīng)，說明光有粒子性，A不