人教版高中物理选修3-5第17章《光的波粒二象性》知识点总结

人教版高中物理选修3-5章总结复习素材：第17章波粒二象性知识点本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March选修3-5知识点第十七章波粒二象性能量量子化一、黑体与黑体辐射1、热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。

物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的視觉。

当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。

2、热辐射的特性：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：物体表面能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。

除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。

常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。

一些物体在光线照射下看起来比较黑，那是因为它吸收电磁波的能力较强，而反射电磁波的能力较弱。

4、黑体辐射：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、从中可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的强度有所增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

2、维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大。

3、瑞利公式在长波区与实実验基本一致，但在短波区与实验严重不符，不但不符，而且当趋于0时，辐射强度竟变成无穷大，这显然是荒谬。

三、能量子1、ε叫能量子，简称量子，能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。

2、普朗克常量：对于频率为ν的能量子最小能量：ε=hνh=10-34J/s。

——普朗克常量光的粒子性光是电磁波：光的干涉、衍射现象说明光是波。

一、光电效应的实验规律1、光电效应：即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子叫光电子。

2、研究光电效应的电路图：①K在受到光照时能够发射光电子汗，②光电子在UAK电场作用下形成光电流，③阳极A 吸收阴极K发出的光电子。

第十七章 波粒二象性
本章概览
三维目标
正确理解黑体与黑体辐射的概念，并能解释黑体辐射实验所反映出的实验规律，知道能量子的概念及其值的大小：ε=hν.体会一切科学真理都来自于实验.
正确理解光电效应以及光电流产生的条件和影响因素；知道金属的极限频率的含义以及光电流的遏止电压和光电子的最大初动能.并能运用光电效应解释一些有关的物理现象. 掌握能量的量子化假说和光子假说，能运用这一假说来解释光电效应；知道光电效应方程：hν=22
1mv +W 理解康普顿效应产生的原因：掌握爱因斯坦光子假说中光子动量的公式：λh
p =，并
能运用其解释康普顿效应.
认识光的本质特性，理解光的波粒二象性，了解哪些事实证明了光具有波动性，哪些事实证明了光具有粒子性.提高观察实验的能力并能从实验中归纳、概括物理概念与规律的能力.
能明确理解粒子的波动性——德布罗意波的含义，及电子云和不确定关系的内容. 知识网络
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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。

第十七章 波粒二象性知识建构专题应用专题一 光电效应规律及应用1．光电效应现象中的“几个关系”：2．“光电子的动能”可以介于0～12m e v 2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．“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，入射光的强度正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，若入射光频率不同，即使入射光的强度相同，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)。

【例题1】 由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法正确的是( )。

A ．νc 表示极限频率B ．W 0的绝对值等于逸出功C ．直线的斜率表示普朗克常量h 的大小D ．图线表明最大初动能与入射光频率成正比专题二 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ε＝hν，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。

4．对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。

5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性。

【例题2】 关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )。

⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点总结 波粒⼆象性是⾼考常考的内容，也是⾼中物理选修3-5课本中的重要知识点，下⾯是店铺给⼤家带来的⾼中物理波粒⼆象性知识点，希望对你有帮助。

⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点 ⼀、能量量⼦化 1、量⼦理论的建⽴：1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最⼩能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量⼦ ε= hν h为普朗克常数(6.63×10-34J.S) 2、⿊体：如果某种物体能够完全吸收⼊射的各种波⻓电磁波⽽不发⽣反射，这种物体就是绝对⿊体，简称⿊体。

3、⿊体辐射：⿊体辐射的规律为：温度越⾼各种波⻓的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极⼤值向波⻓较短的⽅向移动。

(普朗克的能量⼦理论很好的解释了这⼀现象) ⼆、科学的转折光的粒⼦性 1、光电效应(表明光⼦具有能量) (1)光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。

在光(包括不可⻅光)的照射下从物体发射出电⼦的现象叫做光电效应，发射出来的电⼦叫光电⼦。

(实验图在课本) (2)光电效应的研究结果： 新教材：①存在饱和电流，这表明⼊射光越强，单位时间内发射的光电⼦数越多;②存在遏⽌电压：;③截⽌频率：光电⼦的能量与⼊射光的频率有关，⽽与⼊射光的强弱⽆关，当⼊射光的频率低于截⽌频率时不能发⽣光电效应;④效应具有瞬时性：光电⼦的发射⼏乎是瞬时的，⼀般不超过10-9s。

⽼教材：①任何⼀种⾦属，都有⼀个极限频率，⼊射光的频率必须⼤于这个极限频率，才能产⽣光电效应;低于这个频率的光不能产⽣光电效应;②光电⼦的最⼤初动能与⼊射光的强度⽆关，只随着⼊射光频率的增⼤⽽增⼤;③⼊射光照到⾦属上时，光电⼦的发射⼏乎是瞬时的，⼀般不超过10-9s;④当⼊射光的频率⼤于极限频率时，光电流的强度与⼊射光的强度成正⽐。

(3)光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱⾦属作为阴极K(与电源负极相连)，是因为碱⾦属有较⼩的逸出功。

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10-9s 。

第十七章波粒二象性本章综述本章以量子理论的发展线索展开.学习的重点是普朗克量子假设及其意义、光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程、光和实物粒子的波粒二象性，学会认识微观世界的思想方法.难点主要是能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性等概念的建立.学习的难点是光电效应的实验规律的理解、遏止电压、截止频率、逸出功、爱因斯坦光电效应方程的应用、光子的动量、粒子的波动性、概率波、不确定性关系.由于量子理论远离同学们的生活经验，涉及微观世界粒子的行为，难以用传统的思想和观念理解和想象，因此，在学习中产生的疑惑会很多.本章内容涉及微观世界中的量子化现象，是认识微观世界的基础，量子化的观念和用概率描述运动粒子的方法是探究微观领域的基本思想方法，为进一步学习原子结构提供理论依据，有助于全面、正确地认识物质世界.为更好地认识微观世界提供思想方法，为学习下一章原子结构提供理论依据.光子与电子的相互作用过程可以类比为完全弹性碰撞，遵循动量守恒和能量守恒；光既具有波动性，又具有粒子性，光是一种概率波，所以本章内容与动量、能量、光的波动性有着密切的联系.通过量子理论的发展进程，展示物理学家构建理论的曲折历程，可以多侧面反映物理学家的真实风采，学习他们勇于接受未知世界奇异现象的挑战，敢于摆脱传统观念的束缚的科学态度，激发探究未知领域的学习激情.重视自主经历探究过程，通过传统观念与实验现象的矛盾引入新的理论，注重实验探究和分析论证相结合，重视过程和方法的教育.量子化观念、用概率描述粒子的运动是正确认识物质世界所必须具备的思想方法.学习本章前应注意复习光的干涉和衍射、弹性碰撞、物质结构等知识.学习中要特别注意两点：第一，从可以直接感知的实验现象经过推理得到不能直接感知的微观结构和微观粒子的运动规律；第二，在思想上要建立诸如能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性以及用概率描述粒子运动等新的观念.本章的学习采用科学探究、独立思考、交流讨论、归纳总结等方式会取得较好的效果.。

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：随着温度的升高，任意波长的辐射强度都加强随着温度的升高，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h。

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h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：0W 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10-9s 。