第十七章 波粒二象性
一、能量量子化
1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的 ( )
A. 木棒的长度
B ．物体的质量
C ．物体的动量
D ．学生的个数
2．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是 ( )
A ．红光
B ．橙光
C ．黄光
D ．绿光
3．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U ，则它会辐射频率为v 的电磁波，且与U 成正比，即v = kU 。已知比例系数k 仅与元电荷e 的2倍和普朗克常量h 有关。你可能不了解此现象为机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k 的值可能为 （ ） A ．
e
h 2 B ．h e 2 C ．2eh
D ．eh
21
4．煤烟很接近黑体，其吸收率为99%，即投射到煤烟的辐射能量几乎全部被吸收，若把一
定量的煤烟置于阳光照射下，问它的温度是否一直上升？
二、光的粒子性
1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时 ( ) A．锌板带正电，指针带负电
B．锌板带正电，指针带正电
C．锌板带负电，指针带负电
D．锌板带负电，指针带正电
2.（多选）两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光
电子逸出，则 ( ) A．在真空中，a光的传播速度较大
B．在水中，a光的波长较小
C．在真空中，b光光子的能量较大
D．在水中，b光的折射率较小
3.（多选）如图是光电效应中光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系图线．从图可知( )
A．E km与ν成正比
B．入射光频率必须大于或等于极限频率ν0时，才能产生光电效应
C．对同一种金属而言，E km仅与ν有关
D．E km与入射光强度成正比
4.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是
( ) A．延长光照时间
B．增大光的强度
C．换用波长较短的光照射
D．换用频率较低的光照射
5.如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。
(1)求此时光电子的最大初动能的大小。
(2)求该阴极材料的逸出功。
第十七章波粒二象性
Ⅱ学习指导 一、本章知识结构 二、本章重点、难点分析 1．黑体和黑体辐射 如果某种物质能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 (1)现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线，绝对黑体是理想化模型。 (2)黑体看上去不一定是“黑”的，有些可看做暗黑体的物体由于自身较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔、一些发光体也被当作黑体来处理。 (3)黑体辐射的特性：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 (4)黑体辐射实验规律。 从下页右图中可以看出，随温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都在增加；另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
2．能量的量子化 宏观世界的能量是连续的，微观世界里的能量是不连续的，不是任意值，是量子化的，或者说是分立的。 1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量ε的整数倍，最小能量称为能量子 ε＝h ν 普朗克常量：h ＝6.626×10－ 34J ·s 3．光电效应的规律 (1)入射光越强，饱和光电流就越大，也就是单位时间内发射的光电子数越多。即光电流强度与入射光的强度成正比。 光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值。因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关。只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。 (2)射出的光电子存在最大初动能，最大初动能与光强无关，只随光的频率的增大而增大。 遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U C 2 1 2c e v m ＝eU c 遏止电压的存在说明光电子具有一定的初速度，遏止电压随入射光的频率改变，与光强无关。 (3)任何金属都存在截止频率，用超过截止频率的光照射这种金属才能产生光电效应，低于截止频率的光照射，无论光有多强，照射时间有多长，都不会产生光电效应。 (4)光电效应的瞬时性，产生光电效应的时间不会超过10－ 9s 。 例1 光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值 A ．只跟入射光的频率有关 B ．只跟入射光的强度有关 C ．跟入射光的频率和强度都有关 D ．除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关 说明：根据光电效应的规律可知，光电子最大初动能E k 值取决于入射光的频率ν，故选项A 正确。
第十七章 波粒二象性 一、能量量子化 1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的 ( ) A. 木棒的长度 B ．物体的质量 C ．物体的动量 D ．学生的个数 2．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是 ( ) A ．红光 B ．橙光 C ．黄光 D ．绿光 3．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U ，则它会辐射频率为v 的电磁波，且与U 成正比，即v = kU 。已知比例系数k 仅与元电荷e 的2倍和普朗克常量h 有关。你可能不了解此现象为机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k 的值可能为 （ ） A ． e h 2 B ．h e 2 C ．2eh D ．eh 21 4．煤烟很接近黑体，其吸收率为99%，即投射到煤烟的辐射能量几乎全部被吸收，若把一 定量的煤烟置于阳光照射下，问它的温度是否一直上升？
二、光的粒子性 1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时 ( ) A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带负电 D．锌板带负电，指针带正电 2.（多选）两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光 电子逸出，则 ( ) A．在真空中，a光的传播速度较大 B．在水中，a光的波长较小 C．在真空中，b光光子的能量较大 D．在水中，b光的折射率较小 3.（多选）如图是光电效应中光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系图线．从图可知( ) A．E km与ν成正比 B．入射光频率必须大于或等于极限频率ν0时，才能产生光电效应 C．对同一种金属而言，E km仅与ν有关 D．E km与入射光强度成正比 4.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是 ( ) A．延长光照时间 B．增大光的强度 C．换用波长较短的光照射 D．换用频率较低的光照射 5.如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。 (1)求此时光电子的最大初动能的大小。 (2)求该阴极材料的逸出功。
人教版高二物理选修3-5第十七章波粒二象性精选习题（含答案） 1.关于光电效应有如下几种叙述，其中叙述不正确的是（） A．对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应B．光电流强度与入射光强度的有关 C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的初动能要大 D．光电效应几乎是瞬时发生的 2.（多选题）如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5），由图可知（） A．该金属的截止频率为4.27×1014Hz B．该金属的截止频率为5.5×1014Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量 D．该金属的逸出功为0.5eV 3.通过学习波粒二象性的内容，你认为下列说法符合事实的是（） A．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性 B．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性 C．康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后，光子的波长变小了 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须大于这个波长，才能产生光电效应 4.氢原子的能级如图所示．氢原子从n=4能级直接向n=1能级跃迁所放出的光 子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是（） A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大 =12.75eV B．该金属的逸出功W o C．用一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金 属仍有光电子逸出 D．氢原子处于n=1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动 5.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（） A．改用红光照射B．改用X射线照射 C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间 6.（多选题）一含有光电管的电路如图甲所示，乙图是用a、b、c光照射光电管得到的I﹣U图线，U c1、U 表示截止电压，下列说法正确的是（） c2 A．甲图中光电管得到的电压为正向电压 B．a、b光的波长相等 C．a、c光的波长相等 D．a、c光的光强相等 7.（单选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此，以下
第十七章 波粒二象性 复习教案 17.1 能量量子化 知识与技能 （1）了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。 （2）了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。 （3）了解能量子的概念。 教学重点：能量子的概念 教学难点：黑体辐射的实验规律 教学过程： 1、黑体与黑体辐射 （1）热辐射现象 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。 （2）黑体 概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。 2、黑体辐射的实验规律 黑体热辐射的强度与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 提出1：怎样解释黑体辐射的实验规律呢？ 在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。（瑞利--金斯线，） 3、能量子： 1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε， 1ε，2ε，3ε，... n ε，n 为正整数，称为量子数。对于频率为ν的谐振子最小能量为： 0 1 2 3 4 6 (μ e 实验结果
第十七章：波粒二象性 一、黑体辐射规律 1、黑体：只吸收外来电磁波而不反射的理想物体 2、黑体辐射的特点 黑体的辐射强度按波长分布只与温度有关，与物体的材料和表面形 状无关（一般物体的辐射强度按波长分布除与温度有关外，还与物 体的材料、表面形状有关）； 3、黑体辐射规律： ① 随着温度的升高，任意波长的辐射强度都加强 ② 随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长减小的方向进行； 4、普朗克的量子说： 透过黑体辐射规律，普朗克认为：电磁皮的辐射和吸收，是不连续的，而是一份一份地进行的，每份叫一个能量子，能量为γεh =。爱因斯坦受其启发，提出了光子说：光的传播和吸收也是一份一份地进行的，每一份叫一个光子，其能量为νεh = 二、光电效应：说明了光具有粒子性，同时说明了光子具有能量 1、光电效应现象 紫外光照射锌板，锌板的电子获得足够的光子能量，挣脱金 属正离子引力，脱离锌板成为光电子；锌板因失去电子而带上 正电，于是与锌板相连的验电器也带上正电，金属箔张开。 2、实验原理电路图
3、规律： ① 存在饱和电流 饱和电流：在光电管两端加正向电压时，单位时间到达阳极A 的光 电子数增多，光电流越大；但当逸出的光电子全部到达阳极后，再 增加正向电压，光电流就达到最大饱和值，称为饱和电流。 ② 存在遏止电压 在光电管两端加反向电压时，单位时间内到达阳极A 的光电子数减少，光电流减小；当反射电压达到某一值U C 时，光电流减小为零，U C 就叫“遏止电压”。 ③ 存在截止频率 a 、 截止频率的定义：任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率低于 “极限频率”ν0时，无论入射光多强，都不能发生光电效应，这个极限频率称为 截止频率。 b 、“逸出功”定义：电子从金属表面脱离金属所需克服金属正离子的引力所做的最小功。 要发生光电效应，入射光的能量（h ν）要大于 “逸出功（W ）” 即： 00W hv = ④ 光电效应的“瞬时性”——因光电效应发生的时间，即为一个光子与一个电子能量交换 的时间，所以不管光强度如何，发生光电效应的时间极短，不超过10-9 s 。 4、爱因斯坦的光电效应方程： 光电子的最大初动能等于入射光光子的能量减逸出功 即：W h E K -=ν 可见“光电子的最大初动能”与入射光的强度无关，只与入射光频率有关，图象如下图
【最新】人教版高中选修3-5-《第十七章波粒二象性》章末 检测 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．能正确解释黑体辐射实验规律的是( ) A ．能量的连续经典理论 B ．普朗克提出的能量量子化理论 C ．牛顿提出的能量微粒说 D ．以上说法均不正确 2．关于物质波，以下观点不正确的是( ) A ．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波 B ．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波 C ．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性 D ．电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的 3．爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是（） A ．逸出功与ν有关 B ．E km 与入射光强度成正比 C ．ν<ν0时，会逸出光电子 D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关 4．如图甲所示为研究某金属光电效应的电路图，图乙为采用不同频率的光照射时遏止电压c U 与入射光频率v 的关系图，图中频率1v 、2v ，遏制电压1C U 、2C U 及电子的电荷量e 均为已知，则下列说法正确的是( )
A ．普朗克常量()2121C C e U U h v v -= - B ．普朗克常量()2121 C C e U U h v v += - C ．该金属的截止频率为2112 021C C C C U v U v v U U += - D ．该金属的截止频率为1221 021 C C C C U v U v v U U += - 5．如图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路．阴极K 受到光照时可以发射光电子，电源正负极可以对调．实验中得到如图乙所示的实验规律，下列表述错误的是( ) A ．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值 B ．在光的频率不变的情况下，入射光越强饱和电流越大 C ．一定频率的光照射光电管，不论光的强弱如何，遏止电压不变 D ．蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度 6．用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出.若改变照射光的频率或改变照射光的强度，下列说法正确的是( ) A ．若仅减小频率，可能不再有光电子飞出 B ．若仅增大频率，光电子数目会随之增加 C ．若仅减小强度，光电子飞出的时间可能会变短 D ．若仅减小强度，则不再有光电子飞出
二年级语文思维导图 思维导图是一种图像式思维工具。它可以使知识结构条理更清晰，增强学生的超强记忆能力及立体思维能力，让学习变成一件轻松快乐的事情。而语文更是记忆根理解性东西，二年级的语文更是开启语文之路的大门，这时可以利用二年级语文思维导图来帮助学习。“授人以鱼不如授人以渔”我们现在要做的就是把二年级语文思维导图教给孩子，让孩子利用二年级语文思维导图的学习方法更好的去学习。 语文能力是一种认知能力，即理解所呈现的口头语言和书面语言的内容并用口头语和书面语表情达意的能力，在小学语文二年级教学中，主要是指口头语和书面语，阅读和习作，教学、自学和互学，一般和特殊等能力的和谐发展。而二年级语文思维导图是一个直观、简单、有效的思维工具。它依据全脑的概念，按照大脑自身的规律进行思考，全面调动左脑的逻辑、顺序、条例、文字、数字以及右脑的图像、想象、颜色、空间、整体思维，以一种与众不同的独特的有效的方法驾驭整个范围的皮层技巧——词汇、图形、数字、逻辑、节奏、色彩空间感，利于思考、探究和联想，能够在充分激发学生学习兴趣的同时，极大地发掘人的记忆、创造、身体、语言、精神、社交等各方面的潜能，全方位地锻炼和提高学生的语文学习能力。在基础教育阶段，语文能力的学习基本遵循着“字-词-句-篇”这一学习规律。将二年级语文思维导图引入语文教学，将有助于学生理顺这一学习规律，循序渐进地开展学习，引导学生在教师的帮助下逐渐学会自己思考和解决问题，形成并不断提高自身的语文能力。 传统的词语教学只是让学生围绕着单个生字进行组词，不够形象直观，很难让学生保持兴趣，而二年级语文思维导图强调学生思想发展过程的多向性、综
第十七章波粒二象性 专题一光电效应规律及其应用 有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，二是运用光电效应方程进行计算．求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系． 1．决定关系及联系 2.“光电子的动能”可以是介于0～E km的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率增大而增大． 3．光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的，金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应． 4．入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时，光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，但若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)． 小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s. (1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)； (2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J； (3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J. [解析] (1)电极A为光电管的阳极． (2)由U c－ν图象知，
铷的截止频率为νc＝5.15×1014 Hz. 由W0＝hν0得W0＝3.41×10－19 J. (3)由光电效应方程得： E k＝hν－W0＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J. [答案] (1)阳极(2)5.15×1014 Hz 3.41×10－19 (3)1.23×10－19 J 1.(多选)(2016·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( ) A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值 B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大 C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大 D．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流 解析：选BC.当只调换电源的极性时，电子从K到A减速运动，到A恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A项错；当其他条件不变，P向右滑动，加在光电管两端的电压增 加，光电子运动更快，由I＝q t 得电流表读数变大，B项正确．只改变光束强度时，单位时间 内光电子数变多，电流表示数变大，C项正确．因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K不需要预热，所以D项错． 专题二对光的波粒二象性的进一步认识 1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性，如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量，和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用． 3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此E＝hν，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．
NO.7 第十七章 波粒二象性 第六节 本章单元复习 能量最子化：振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量，每一份能量大小为νεh = 黑体辐射的规律：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加；②温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。 光电效应的实验规律：①瞬时性；②极限频率；③最大初动能与入射光频率有关；④出射光子数与光强度成正比 康普顿效应：X 射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。 光的量子性：爱因斯坦于1905年提出，在空间传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E ＝h ν。 粒子波动性：德布罗意提出假设：与光子一样，静止质量不为零的实物粒子具有波动性。①实物粒子的质量为m ，速度为v ，其德布罗意波长可以表示为：mv h p h ==λ②粒子的能量也可以用与光子能量相同的形式表示：hv =ε 电子衍射实验 概率波：1926年，德国物 理学玻恩提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。 不确定关系：微观粒子的坐标和动量不能同时．．测准。理论分析计算可得： π 4h p x ≥ ?? 本章知识网络
一、黑体辐射与能量量子化假设 要点回顾： 1、一般物体热辐射的理解。 2、黑体辐射的规律。 3、普朗克能量最子化假设 典例解析： 例1、黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( ) A. T 1>T 2 B. T 1 第十七章波粒二象性 第一节能量量子化第二节光电效应 [教学目标] 一、知识目标：1）了解热辐射、黑体、黑体辐射的概念；知道黑体辐射的实验规律； 2）知道普朗克量子假说；3）知道光电效应现象和规律；2）知道极限频率，知道光子说；了解光电方程及逸出功； 二、能力目标：能运用光子说解释光电效应，能从能量及其转化的角度理解和应用光电效应表现出的基本规律。 三、情感目标：培养学生从理论与实验结合的高度，运用抽象思维和严密的逻辑推理阐述光现象，并运用有关原理验证确保思维的正确性；从中体会全面地认识物理问题要有充分的理论和实验依据。 [重点难点]本节的重点：光电效应现象及光电效应的主要规律——极限频率的存在及物理意义、光电子的初动能与入射光强度无关以及光电效应的瞬时性；爱因斯坦的光子说及光子能量的计算。 [教学内容] 一、能量量子化： 1、黑体与黑体辐射： 2、黑体辐射的实验规律： 3、普朗克能量子假说： 二、光电效应： 1、光电效应实验及光电效应规律： 2、极限频率： 3、光子说及光电方程： 4、光电管： 5、光电效应基本规律的再认识（从能量观点的理解和应用） [课堂讲练] 1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电的指针就张开一个角度，如图示，这时：（） A）锌板带正电，指针带负电； B）锌板带正电，指针带正电； C）锌板带负电，指针带正电； D）锌板带负电，指针带负电；验电器锌片弧光灯 2、用绿光照射一金属能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，应（）A）改用红光照射；B）增大绿光强度；C）增大光电管的加速电压D）改用紫光照射。 3、对于任何一种金属，产生光电效应必须满足的条件是：（） A）入射光的强度大于某一极限强度；B）入射光的波长大于某一极限波长； C）入射光的照射时间大于某一极限时间；D）入射光的频率大于某一极限频率。 4、用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，对于这两个过程，下列四个物理量中，一定相同的是，可能相同的是，一定不相同的是。 A）照射光子的能量；B）光电子的逸出功； C）光电子的动能；D）光电子的最大初速度。 5、当某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光电子逸出，如果光的强度减弱，频率不变，则：（） A）光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光子逸出； B）单位时间内逸出的光电子数减少； C）逸出光电子的最大初动能减少； D）单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减小。 6、关于光子说，正确的是（）A）在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子； B）光子的能量由光的强度决定，光强大，每一份光子能量就大； C）光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比； D）光子可以被电场加速。 7、某介质中光子的能量是E，波长是λ，则此介质的折射率是（C为光在真空中传播速度）（） A）λE / h B）λE / ch C）c h /λE D）h /λE 8、一个功率为P=1W的光源，沿各个方向均匀辐射，照射到逸出功为2.5eV的钠片表面，测得光源距钠片的距离为R =1m，如果照射到每个原子的光能全部被最外层电子吸收，那么请你利用经典的电磁理论推测电子要经过多长时间的能量积累才能逸出钠片的表面？ 9、太阳的辐射功率为3.86×1026 J/s，如果把太阳看成是频率为5×1014 Hz的单色光，则太阳每秒钟辐射多少个光子？ 能量量子化、光电效应（作业） 1、红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是：（）A）红光B）橙光C）黄光D）绿光 2、用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，应：（） A）改用红光照射；B）增大绿光的强度；C）增大光电管的加速电压；D）改用紫光照射；3 用光照射电子管，能发生光电效应： A）电路中一定没有电流； 第十七章波粒二象性 [自我校对] ①hν ② h λ ③hν－W0 ④截止 ⑤遏止 ⑥饱和 ⑦瞬时 ⑧ΔxΔp 光电效应规律及其应用 算．求解光电效应问题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系． 1．决定关系及联系 2．“光电子的动能”可以是介于0～E km的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率增大而增大． 3．光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的，金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应．4．入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时，光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，但若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)． 如图17-1所示是现代化工业生产中部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器等几部分组成．当用绿光照射图中光电管阴极K时，可发生光电效应，则以下说法中正确的是 ( ) 图17-1 A．增大绿光的照射强度，光电子的最大初动能增大 B．增大绿光的照射强度，电路中的光电流增大 C．改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流 D．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流 E．改用比绿光频率小的光照射光电管阴极K时，电路可能有光电流 【解析】光电子的最大初动能由入射光的频率决定，选项A错误；增大绿光的照射强度，单位时间 第十七章波粒二象性单元检测 （时间：90分钟满分：100分） 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中有个或多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得 1 ?下列各种说法中正确的有（）。 A ?普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B ?一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短 C.在光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大 D.任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波。物质波是概率波 2?爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。从科学研究的方法来说，这属于（）。 A ?等效替代 B .控制变量 C.科学假说 D .数学归纳 3.下列说法正确的是（）。 A .光波是一种概率波 B .光波是一种电磁波 C单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变 D .单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变 4 ?某金属在一束绿光的照射下发生光电效应，则（）。 A .若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变 B .若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加 C.若改用紫光照射，则逸出的光电子最大初动能增加 D .若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目增加 5.光具有波粒二 象性，那么能够证明光具有波粒二象性的现象是（）。A .光的反射及小孔成像 B .光的干涉、光的衍射、光的色散 C.光的折射及透镜成像 D .光的干涉、光的衍射和光电效应 6.如图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子 穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光，那么在荧光屏上将会看到（）。 屏 尹書我尹芒書聿書武审武*武*尹尹芒 A .只有两条亮纹 B .有许多条明、暗相间的条纹 C.没有亮纹 D .只有一条亮纹 7.—束单色光照射在某金属表面上，有光电子从该金属表面逸出。若设法逐步减小入射光的强度（入射光的强度始终大于零），则（）。 A .逸出光电子数逐步减小，当入射光强度减小到某一数值时，将没有光电子逸出 B .逸出光电子的最大初动能逐步减小 C.单位时间内逸出的光电子数逐步减小，但始终有光电子逸出 D .逸出的光电子的最大初动能不变 &用a、b、c、d表示4种单色光，若 ①a、b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角； 0分） 17、1能量量子化：物理学的新纪元 【学习目标】 1、了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射 2、了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系 3、了解能量子的概念 【自主学习】 一、黑体与黑体辐射 一、黑体与黑体辐射 1．热辐射：周围的一切物体都在辐射电磁波．这种辐射与物体的_____有关，所以叫做热辐射． 2．黑体：某种物体能够______吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体． 二、黑体辐射的实验规律 1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与______有关外，还与材料的种类及表面状况有关． 2．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有________．另一方面，辐射强度的极大值向波长较____的方向移动． 三、能量子 1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的________．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做________． 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝_______________J·s，(一般取h＝6.63×10－34 J·s) 3．能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化． 【基础巩固】 1、关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有( ) A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加 B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．黑体热辐射的强度与波长无关 D．黑体辐射无任何实验 2、黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( ) A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加 C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 3、能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10—18J，已知可见光的平均波长约为60 μm，普朗克常量丸：6．63 x10—34J·s，则进人人眼的光子数至少为( ) A．1个B．3个 C .30个D．300个 3、某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为187．5 m的电磁波，试求： (1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子? (2)若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线2．5km处，直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率? 高二物理选修3－5 第十七章波粒二象性 新课标要求 1．内容标准 （1）了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 （2）通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。 （3）了解康普顿效应。 （4）根据实验说明光的波粒二象性。知道光是一种概率波。 （5）知道实物粒子具有波动性。知道电子云。初步了解不确定性关系。 （6）通过典型事例了解人类直接经验的局限性。体会人类对世界的探究是不断深入的。 例 1 通过电子衍射实验，初步了解微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。 2．活动建议 阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。 新课程学习 17．2 科学的转折：光的粒子性 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．通过实验了解光电效应的实验规律。 2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。 3．了解康普顿效应，了解光子的动量 （二）过程与方法 经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。 （三）情感、态度与价值观 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体 验探索自然规律的艰辛与喜悦。 ★教学重点 光电效应的实验规律 ★教学难点 爱因斯坦光电效应方程以及意义 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 ★课时安排 2 课时 ★教学过程 （一）引入新课 提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？ （多媒体投影，见课件。） 学生回顾、思考，并回答。 教师倾听、点评。 光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。 （二）进行新课 1．光电效应 教师：实验演示。（课件辅助讲述） 用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与 不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板， 则验电器的指针张角会变大。 学生：认真观察实验。 教师提问：上述实验说明了什么？ 学生：表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。 第17章波粒二象性基础知识 第1节能量量子化 一、黑体与黑体辐射 1、热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。 2、热辐射特性之一：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 3、黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 4、一般材料物体：辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。 5、黑体：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 二、黑体辐射的实验规律 1、规律：（1）随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加。 （2）辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 2、规律解释： （1）德国、维恩、1896年、短波区与实验非常接近，在长波区则与 实验偏离很大。 （2）英国、瑞利、1900年、长波区与实验基本一致、但短波区与实 验严重不符。波长趋于0时，辐射强度无穷大，紫外灾难。 三、能量子 1、能量子： （1）1900年、普朗克、1918年获诺贝尔奖 （2）振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε的 整数倍。当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个 最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不 可再分的最小能量值ε叫做能量子。 （3）表达式：ε=h v （4）普朗克公式与实验值的对比： 第2节能量量子化 一、光电效应 1、现象：照射在金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 2、发现：1887年、赫兹、电磁波电火花。后来，德国P 勒纳德、英国、JJ汤姆生 二、光电效应的实验规律 1、实验装置说明： （1）电子从K逸出，光电子从K到A经其它部分电路回到K。电流表显 示示数。 （2）、正向电压：左正右负，有助于电子向A板运动。当所有逸出电子 都跑到A板，则电流达到最大值即饱和电流。 《波粒二象性》测试题 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100，考试时间60分钟。 第Ⅰ卷(选择题 共40分) 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。) 1．在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是( ) A ．光的折射现象、色散现象 B ．光的反射现象、干涉现象 C ．光的衍射现象、偏振现象 D ．光的直线传播现象、光电效应现象 解析：因为色散现象说明的是白光是由各种单色光组成的复色光，故A 错；由于反射现象并非波动所独有的性质，故B 错；直线传播并非波动所独有，且光电效应说明光具有粒子性，故D 错；只有衍射现象和偏振现象为波动所独有的性质，所以C 正确。 答案：C 2．下列说法中正确的是( ) A ．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 B ．光的频率越大，波长越长 C ．光的波长越大，光子的能量越大 D ．光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s 解析：干涉和衍射现象是波的特性，说明光具有波动性，A 对；光的频率越大，波长越短，光子能量越大，故B 、C 错；光真空中的速度为3.0×108 m/s ，故D 对。 答案：A 、D 3．现代科技中常利用中子衍射技术研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量m ＝1.67×10 －27 kg ，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10 －10 m 的热中子动能的数量级为( ) A ．10－17 J B ．10 －19 J C ．10 －21 J D ．10 －24 J 解析：由p ＝h λ及E k ＝p 22m 得，E k ＝h 22mλ2＝ 6.6262×10－ 682×1.67×10－27×1.822 ×10－20 J ≈4×10－21 J ，C 正确。 答案：C 第2课时光电效应波粒二象性 导学目标 1.能认识光电效应现象，理解光电效应的实验规律，会用光子说解释光电效应.2.掌握光电效应方程，会计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量． 一、黑体辐射与能量子 [基础导引] 判断下列说法的正误： (1)一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关( ) (2)黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射( ) (3)带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍( ) (4)普朗克最先提出了能量子的概念( ) [知识梳理] 1．黑体与黑体辐射 (1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体． (2)黑体辐射的实验规律 ①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与 材料的种类及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有 关，如图1所示． 图1 a ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加． b ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动． 2．能量子 (1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子． (2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h ＝6.626×10－34 J·s(一般取h ＝6.63×10－34 J·s)． 特别提醒 在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的． 二、光电效应 [基础导引] 已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc ，则 ( ) A ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc C ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大，则逸出功增大 D ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 [知识梳理] 1．光电效应现象 光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做____________． 2．光电效应规律 (1)每种金属都有一个____________． (2)光子的最大初动能与入射光的________无关，只随入射光的________增大而增大． (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是________的． (4)光电流的强度与入射光的________成正比． 第十七章波粒二象性 1．光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是（ B ） A．入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应 B．发生光电效应时，光电流的强度与人射光的强度成正比 C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10-9s 2．(多选）当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是（AB ） A．验电器内的金属箔带正电 B．有电子从锌板上飞出来 C．有正离子从锌板上飞出来 D．有光子从锌板上飞出来 3．(多选）三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中 逸出光电子，若三种入射光的波长λ A ＞λ B ＞λ C ，则（ CD ） A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发出光电效应现象 B．用入射光A和B照射金属c，金属c可发生光电效应现象 C．用入射光C照射金属a与b，金属a、b均可发生光电效应现象 D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象 4．(多选）下列关于光子的说法中，正确的是（ AC ） A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子 B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大 C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比 D．光子可以被电场加速 5.下列说法正确的是(B) A.玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性 B.光电效应说明光具有粒子性 C.康普顿效应说明光具有波动性 D.根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大 6.(多选）对光电效应的解释正确的是( BD ) A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属 B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不第十七章 波粒二象性
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