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波粒二象性知识点总结波粒二象性是指微观粒子既具有波动性质，又具有粒子性质的现象。
这一概念首先由路易·德布罗意于1924年提出，是量子力学的重要基础之一。
波粒二象性的发现对于揭示微观世界的规律具有重要意义，也为现代物理学的发展提供了重要的理论基础。
下面将对波粒二象性的相关知识点进行总结，以便更好地理解和掌握这一重要概念。
1. 波粒二象性的提出。
波粒二象性最早是由德布罗意提出的。
他认为微观粒子不仅具有粒子的性质，还具有波动的性质。
这一观点颠覆了牛顿力学中对微观粒子的传统认识，引发了物理学界的广泛关注和讨论。
2. 波粒二象性的实验证据。
波粒二象性的实验证据主要来自于实验。
例如双缝干涉实验和光电效应实验都证实了微观粒子具有波动性质。
在双缝干涉实验中，电子和中子的干涉图样表明微观粒子具有波动性质；而光电效应实验则表明光子具有粒子性质。
这些实验证据为波粒二象性提供了有力支持。
3. 波粒二象性的数学描述。
波粒二象性可以用数学公式进行描述。
德布罗意提出的波动方程描述了微观粒子的波动性质，而普朗克的能量量子化假设则描述了微观粒子的粒子性质。
这些数学描述为我们理解微观世界的规律提供了重要的工具。
4. 波粒二象性的应用。
波粒二象性的发现对于现代物理学和工程技术具有重要的应用意义。
例如在电子显微镜中，利用电子的波动性质可以观察到微观结构的细节；在量子力学中，波粒二象性的概念为我们理解微观粒子的行为提供了重要的理论基础。
5. 波粒二象性的深化和发展。
随着物理学的不断发展，人们对波粒二象性的理解也在不断深化。
例如量子力学的发展为我们提供了更深刻的理解波粒二象性的框架，而量子场论的提出则为我们理解微观粒子的相互作用提供了重要的工具。
总之，波粒二象性是物理学中的重要概念，它揭示了微观世界的规律，为我们理解和掌握微观粒子的行为提供了重要的理论基础。
通过对波粒二象性的总结和理解，可以更好地认识到微观世界的奥秘，也为我们在科学研究和工程技术应用中提供了重要的指导。
物理3-5物理3-5知识点一、电磁感应1. 法拉第电磁感应定律：当磁场与导体相对运动或磁场发生变化时，会在导体中产生感应电动势和感应电流。
这个定律可以用公式表示为：ε = -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。
2.楞次定律：根据楞次定律，感应电动势的方向总是使得其产生的磁场的磁通量发生变化的速率减小。
这个定律可以用右手定则来表示，即将右手伸直，大拇指指向磁场的方向，其他四指的弯曲方向表示感应电流的方向。
3.磁感应强度：磁感应强度B是描述磁场强度的物理量，单位是特斯拉(T)。
它的大小与磁场力线的密度有关，力线越密集，则磁感应强度越大。
4.法拉第电磁感应定律的应用：法拉第电磁感应定律被广泛应用于发电机和电感应传感器等领域。
发电机是将机械能转换为电能的装置，利用电磁感应原理使得磁场相对于线圈转动，产生感应电动势和电流。
电感应传感器则是通过感应电动势的变化来检测外界的物理量。
二、电磁波1.电磁波的特性：电磁波是由变化的电场和磁场相互作用而产生的一种波动形式。
它具有速度快、传播方向垂直于电场和磁场的振动方向、能量传递的特点。
2.电磁谱：电磁谱是电磁波按照频率或波长划分的一种分类方式。
根据波长的大小，可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
3.光的干涉和衍射：当光通过一个小孔或者绕过一个障碍物后，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两束或多束光相遇后相互加强或相互抵消的现象，常见的干涉现象有杨氏双缝干涉和牛顿环干涉。
衍射则是指光通过一个小孔或者绕过一个障碍物后形成不规则的波前传播的现象，比如菲涅尔单缝衍射和菲涅尔圆环衍射。
4.光的偏振：光波的偏振是指光波的振动方向只在一个平面上的现象。
常见的光的偏振方式有线偏振、圆偏振和椭圆偏振。
三、量子物理1.光电效应：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子的现象。
这表明光是由具有一定能量的粒子组成的，这些粒子称为光子。
2.单光子干涉：单光子干涉是指只有一个光子的情况下仍然能够展现出干涉的特性。
高中物理选修3-5知识点梳理一、动量动量守恒定律 1、动量：可以从两个侧面对动量进行定义或解释：①物体的质量跟其速度的乘积，叫做物体的动量。
②动量是物体机械运动的一种量度。
动量的表达式P = mv 。
单位是s m kg .动量是矢量，其方向就是瞬时速度的方向。
因为速度是相对的，所以动量也是相对的。
2、动量守恒定律：当系统不受外力作用或所受合外力为零，则系统的总动量守恒。
动量守恒定律根据实际情况有多种表达式，一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。
运用动量守恒定律要注意以下几个问题：①对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等，系统在一个非常短的时间，系统部各物体相互作用力，远比它们所受到外界作用力大，就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间遵循动量守恒定律。
②计算动量时要涉及速度，这时一个物体系各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的，一般取地面为参照物。
③动量是矢量，因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和，而不是代数和。
④动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。
有时虽然系统所受合外力不等于零，但只要在某一方面上的合外力分量为零，那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。
3、碰撞：两个物体相互作用时间极短，作用力又很大，其他作用相对很小，运动状态发生显著化的现象叫做碰撞。
⑴完全弹性碰撞：在弹性力的作用下，系统只发生机械能的转移，无机械能的损失，称完全弹性碰撞。
⑵非弹性碰撞：非弹性碰撞：在非弹性力的作用下，部分机械能转化为物体的能，机械能有了损失，称非弹性碰撞。
⑶完全非弹性碰撞：在完全非弹性力的作用下，机械能损失最大（转化为能等），称完全非弹性碰撞。
碰撞物体粘合在一起，具有相同的速度。
二、验证动量守恒定律（实验、探究）Ⅰ【实验目的】研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒．【实验原理】利用图2-1的装置验证碰撞中的动量守恒，让一个质量较大的球从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端上的另一个质量较小的球发生碰撞，两球均做平抛运动．由于下落高度相同，从而导致飞行时间相等，我们用它们平抛射程的大小代替其速度．小球的质量可以测出，速度也可间接地知道，如满足动量守恒式m 1v 1=m 1v 1＇+m 2v 2＇，则可验证动量守恒定律． 【实验器材】两个小球（大小相等，质量不等）；斜槽；重锤线；白纸；复写纸；天平；刻度尺；圆规． 【实验步骤】1.用天平分别称出两个小球的质量m 1和m 2；2.按图2-1安装好斜槽，注意使其末端切线水平，并在地面适当的位置放上白纸和复写纸，并在白纸上记下重锤线所指的位置O 点. 3.首先在不放被碰小球的前提下，让入射小球从斜槽上同一位置从静止滚下，图2-1图2-2P重复数次，便可在复写纸上打出多个点，用圆规作出尽可能小的圆，将这些点包括在圆，则圆心就是不发生碰撞时入射小球的平均位置P点如图2-2。
2019-2020年高中物理第二章波粒二象性章末小结粤教版选修3-51．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属(AD)A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程E k＝hν－W0＝hν－hν0，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，所以A、D正确．2．根据爱因斯坦光子说，光子能量ε等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)(A)A．h cλB．hλcC．hλ D.hλ解析：由爱因斯坦光子说知，光子的能量ε＝h ν，而c ＝νλ.故ε＝h cλ，A 项正确．3．关于光电效应实验，下列表述正确的是(CD ) A ．光照时间越长光电流越大 B ．入射光足够强就可以有光电流 C ．遏止电压与入射光的频率有关D ．入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析：光电流的大小与光照时间无关，选项A 错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，选项B 错误；遏止电压U C 满足eU C ＝h ν－h ν0，由该表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项C 正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，选项D 正确．4．爱因斯坦因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年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E k 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D (填选项前的字母)．A ．逸出功与ν有关B ．E k 与入射光强度成正比C ．当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5．(多选)关于物质波，下列说法中正确的是(BD )A ．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物体B ．物质波和光波都是概率波C ．粒子的动量越大，其波动性越易观察D ．粒子的动量越小，其波动性越易观察解析：实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同；物质波和光波都是概率波；又由λ＝h p可知，p 越小，λ越大，波动性越明显，正确选项为B 、D.6．在下列各组的两个现象中都体现出光具有波动性的是(C ) 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：光的折射现象、反射现象、色散现象、直线传播现象均属于几何光学内容，干涉现象、衍射现象、偏振现象属于光的波动性内容，光电效应现象属于光的粒子性内容．7．(多选)用同一光电管研究a 、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如图所示．则这两种光 (BC )A ．照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大B ．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大C ．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大D ．通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大解析：本题考查光电效应及光的全反射、折射、干涉等问题．由图象可知，用a 光照射光电管时的遏止电压小于用b 光照射光电管时的遏止电压，故a 光的频率要小于b 光的频率．据爱因斯坦光电方程E k ＝h ν－W 0可知，照射该光电管时a 光逸出的光电子的最大初动能较b 小，故A 错误；对于同一介质a 光的折射率小于b 光的折射率，由sin c ＝1n可知，a光的临界角大，所以通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度小，故B 正确、D 错误；由c ＝λf 可知，a 光的波长较长，由Δx ＝1dλ可知发生双缝干涉时，a 光的相邻条纹间距大，故C 正确．8．(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是(BD )A ．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B ．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C ．质量为 kg 、速度为m/s 的小球，其德布罗意波长为m ，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D ．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同解析：说明光具有波动性的是干涉现象和衍射现象，而光电效应说明光具有粒子性．故本题应选B 、D.9．用波长为2.0× m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7× J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×J ·s ，光速c ＝3.0×m/s ，结果取两位有效数字)(B )解析：由爱因斯坦光电效应方程得h cλ＝E k ＋W 0，而金属的逸出功W 0＝h ν0，由以上两式得，钨的极限频率为：ν0＝c λ－E kh＝7.9×Hz ，B 项正确．2019-2020年高中物理第二章电磁感应与电磁场章末知识整合粤教版选修1-1一、单项选择题Ⅰ(每小题3分，共60分)1．下列关于电磁领域重大技术发明的说法正确的是( )A．发明电池的科学家是爱迪生B．发现电磁感应定律的科学家是法拉第C．发现电流的磁效应的科学家是安培D．发明电话的科学家是赫兹答案：B2．建立完整电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是( )A．麦克斯韦 B．库仑 C．牛顿 D．安培答案：A3．一个闭合电路产生的感应电动势较大，是因为穿过这个闭合电路的( )A．磁感应强度大 B．磁通量较大C．磁通量的变化量较大 D．磁通量的变化较快答案：D4．法拉第发现了磁生电的现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代．下列哪些器件工作时与磁生电的现象有关( ) A．电视机的显像管 B．电动机C．指南针 D．发电机答案：D5．穿过闭合回路的磁通量Φ随着时间t变化的图象分别如图所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是( )A ．图①中，回路产生的感应电动势恒定不变B ．图②中，回路产生的感应电动势恒定不变C ．图③中，回路在0～t 1时间内产生的感应电动势大于在t 1～t 2时间内产生的感应电动势D ．图④中，回路产生的感应电动势先变大再变小解析：E ＝n ΔΦΔt，ΔΦ与Δt 的比值就是磁通量的变化率，所以只有B 正确．答案：B6．电磁场理论的建立，开拓了广泛的现代技术应用空间，促进了现代社会的发展．建立电磁场理论的科学家是( )A ．牛顿B ．爱迪生C ．爱因斯坦D ．麦克斯韦答案：D7．同一种电磁波在不同的介质中传播过程时，不变的物理量是( ) A ．频率 B ．波长 C ．振幅 D ．波速答案：A8．下列说法正确的是( )A ．穿过回路的磁通量越大，则产生的感应电动势越大B ．穿过回路的磁通量越大，则产生的感应电动势越小C ．穿过回路的磁通量变化越快，则产生的感应电动势越大D ．穿过回路的磁通量变化越大，则产生的感应电动势越大答案：C9．如图在将磁铁插入铜质漆包线绕制的线圈的过程中，电流表的指针会摆动．这个现象所反映的物理原理，在下列电气设备中得到应用的是( )A ．电磁起重机B ．发电机C ．电动机D ．电磁继电器解析：将磁铁插入铜质漆包线绕制的线圈的过程中，电流表的指针会摆动，是因为线圈中产生了感应电流，这是电磁感应现象，如发电机，所以B选项正确．电磁起重机、电动机、电磁继电器都是利用电流能够产生磁场来工作的．答案：B10．根据法拉第电磁感应定律，下列关于感应电动势大小的说法中，正确的是( ) A．线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势一定越大B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势一定越大D．线圈放在磁感应强度均匀变大的磁场中，产生的感应电动势一定变小解析：线圈中产生的感应电动势的大小决定于线圈中磁通量变化的快慢．答案：C11．关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是( )A．磁通量越大，则感应电动势越大B．磁通量减小，则感应动势一定是减小C．磁通量增加，感应电动势有可能减小D．磁通量变化越大，则感应电动势也越大答案：C12．关于电磁感应现象的有关说法中，正确的是 ( )A．只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生B．穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中感应电流就减小C．穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大D．穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大解析：闭合电路磁通量发生变化，一定有感应电流，感应电流的大小与磁通量的变化率成正比，选D.答案：D13．根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是( )A．变化的电场一定产生变化的磁场B．均匀变化的电场一定会产生均匀变化的磁场C．稳定的电场一定产生稳定的磁场D．振荡交变的电场一定产生同频率的振荡交变磁场解析：均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，稳定的电场不能产生磁场．答案：D14．下列说法中正确的是( )A．电磁铁是利用电流的磁效应制成的B．发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的C．电动机是利用电磁感应现象制成的D．奥斯特实验说明利用磁场可以产生电流解析：发电机是利用线圈在磁场中转动产生感应电流的原理制成的，所以B选项错误．电动机是利用通电线圈在磁场中受到安培力制成的，所以C选项错误．奥斯特实验说明电流可以产生磁场，所以D选项错误．答案：A15．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备．下列电器设备中，没有利用电磁感应原理的是( )A ．动圈式话筒B ．白炽灯泡C ．磁带录音机D ．日光镇流器答案：B16．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是( ) A ．位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流B ．闭合线圈和磁场发生相对运动，一定能产生感应电流C ．闭合线圈作切割磁感线运动，一定能产生感应电流D ．穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化，一定能产生感应电流解析：电路中产生感应电流的条件是穿过闭合线圈的磁通量发生变化；选项D 能使磁通量发生变化．答案：D17．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代．其中电动机依据的物理原理是( )A ．磁场对电流的作用B ．磁铁间的相互作用C ．惯性定律D ．万有引力定律答案：A18．法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小( ) A ．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B ．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C ．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比 D ．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比解析：E ＝n ΔΦΔt，ΔΦ与Δt 的比值就是磁通量的变化率．所以只有C 正确．答案：C19．当一段导线在磁场中做切割磁感线匀速运动时，下面说法中正确的是( ) A ．导线中一定有感应电流 B ．导线一定受安培力作用 C ．导线会产生感应电动势 D ．以上说法都不正确解析：导线在磁场中做切割磁感线而匀速运动时会产生感应电动势． 答案：C20．理想变压器原、副线圈匝数比为1∶15，当原线圈接在6 V 的电池两端后，副线圈的输出电压为( )A ．90 VB ．0.4 VC ．6 VD ．0 V解析：接干电池使得初级线圈上的电流为恒定电流，故激发出的是恒定的磁场，对于副线圈，磁感应强度B 不变，线圈面积S 不变，故副线圈的磁通量Φ＝BS 是个固定值，所以D 正确．答案：D二、单项选择题Ⅱ(每小题4分，共24分)21．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是( )A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使变阻器的滑片P作匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P作加速移动D．将电键突然断开的瞬间解析：铜环中产生感应电流的条件是铜环中的磁通量发生变化，铜环中的磁场由螺线管的电流的大小决定，所以当螺线管中电流变化时，铜环中才有电流，选A.答案：A22．如图所示为变压器的示意图，它被用来降低发电机的输出电压，下列说法中正确的是( )A．图中M是闭合的铁芯，它由整块铁组成B．发电机应与线圈Ⅱ相连，降低后的电压由a、b两端输出C．电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈D．变压器是根据电磁感应工作的答案：BD23．下图所示的矩形线圈中能产生感应电流的是( )A．只有②③ B．只有②③④C．只有③④ D．①②③④均可答案：C24．下列所示的四个实验中，能说明发电机工作原理的是( )解析：发电机是利用电磁感应原理制成的，条件是导体切割磁感线或闭合回路磁通量发生变化，故选A.答案：A25．一台理想变压器，原副线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1.若原线圈接入220 V的交流电压，则副线圈得到的电压是( )A．220 V B．880 V C．55 V D．0答案：C26．一台理想变压器，原副线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1.若原线圈接入220 V的交流电压，输入的电流是0.1 A，则副线圈得到的功率是( )A．22 W B．88 WC．5.5 W D．2200 W解析：理想变压器的输入与输出功率总是相等的，副线圈的功率等于原线圈的功率，原线圈的功率P1＝U1I1＝220×0.1 W＝22 W．选A.答案：A三、多项选择题(每小题4分，共16分)27．下列关于磁的说法中正确的是( )A．只有磁铁可以产生磁场B．指南针是利用地磁场来指示方向的C．电流周围可以产生磁场D．地磁场的南极在地理的北极附近答案：BCD28．下列电器中，应用了电磁感应现象的是( )A．发电机B．变压器C．电动机D．汽车防抱死制动系统(ABS)答案：ABD29．下列现象中，能产生感应电流的是( )A．导体在磁场中运动B．闭合导体在磁场中做切割磁感线运动C．闭合导体的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动D．穿过闭合导体的磁通量发生变化解析：闭合电路在磁场中运动时，磁通量没有变化，故没有感应电流，AB错，选CD.答案：CD30．关于电磁波的下列说法，不正确的是( )A．电磁波可以在真空中传播B．电磁波不能在空气中传播C．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在D. 赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在答案：BC。
章末总结一、量子论、光子说、光子能量的计算1．量子论德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和汲取是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量ε＝ hν.2．光子说爱因斯坦提出：空间流传的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子拥有的能量与光的频次成正比，即ε＝hν，此中 h 为普朗克常量，h＝ 6.63× 10－34 J s·.3．光的频次与波长的关系：c ν＝ .λ例 1 激光器是一个特别的光源，它发出的光即是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为 1.0× 1010W ，所发射的每个光脉冲连续的时间－ 11s，波长为 793.4 nm. 问每列光脉冲的长t 为 1.0× 10度 l 是多少？此中含有的光子数n 是多少？ (普朗克常量 h＝ 6.63×10－34 J·s，光速 c＝ 3× 108 m/s)答案3× 10 － 3 m 4× 10 17 个分析光脉冲的长度是光在一个脉冲时间内流传的距离，设为l . 则 l ＝ c t＝ 3× 108×1.0× 10－11 m＝ 3× 10－3 m.依据 W＝P t 可知每列光脉冲能量W＝ P t＝ 1.0× 1010× 1.0× 10－11 J＝ 0.1 J.而每个光子能量83× 10c＝ 6.63×10－34×－9 JE＝hλ793.4× 10 ≈ 2.507× 10－19 J.故每个光脉冲含有光子数W 0.1 17n＝E＝ 2.507× 10－19个≈4×10个．二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频次，入射光的频次一定大于等于这个极限频次，才能发生光电效应．低于极限频次时，不论光照强度多强，都不会发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度没关，只随入射光频次的增大而增大．(3)入射光照耀到金属上时，光电子的发射几乎是刹时的，一般不超出－ 9 10 s.(4)当入射光的频次高于极限频次时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数量与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程 1 m v max 2＝ hν－ W02W0 表示金属的逸出功，ν表示金属的极限频次，则W ＝ hν0 00.例 2如图1甲所示为研究光电效应的电路图．图 1(1)对于某金属用紫外线照耀时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑片向右挪动的过程中，电流表的示数不行能 ________( 选填“减小”、“增大”) ．假如改用频次略低的紫光照耀，电流表 ______( 选填“必定”“可能”或“必定没”)有示数．(2)当用光子能量为5 eV 的光照耀到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________ J ，金属的逸出功为 ______ J.答案 (1) 减小 可能 (2)3.2× 10－194.8× 10－19分析 (1)AK 间所加的电压为正向电压，光电子在光电管中加快，滑动变阻器滑片向右挪动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑片向右挪动的过程中，电流表的示数不行能减小，紫光照耀不一定能发生光电效应，所以电流表可能有示数．(2)由题图乙可知，当该装置所加的电压为－ 2 V 的反向电压时，电流表示数为 0，得光电子的最大初动能为 2 eV ，依据光电效应方程1 2得 W 0＝ 3 eV ＝ 4.8× 10－ 19 J.mv max ＝ h ν－ W 02针对训练 对于光电效应，以下说法正确的选项是 ( )A ．光电子的最大初动能与入射光的频次成正比B ．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强C ．可否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量能否大于金属的逸出功D ．用频次是 ν1 的绿光照耀某金属发生了光电效应，改用频次是ν的黄光照耀该金属必定不2发生光电效应 答案 C分析 由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频次的增大而增大，但不是成正比 关系， A 错．光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能没关，B 错．用频次是 ν的绿光照耀某金属发生了光电效应， 改用频次是 ν的黄光照耀该金属也可能发生光12电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D 错，C 对．三、用图象表示光电效应的规律1． E k － ν图象依据爱因斯坦光电效应方程E k ＝ h ν－ W 0，光电子的最大初动能 E k 是入射光频次 ν的一次函数，图象如图 2 所示．其横轴截距为金属的极限频次ν，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量 h.图 22．I－U 图象光电流强度I 随光电管两极间电压U 的变化图象如图 3 所示，图中I m为饱和光电流，U 0为制止电压．利用12m e v m2＝eU0可得光电子的最大初动能．图 33． U0－ν图象制止电压与入射光频次ν的关系图象如图 4 所示：图中的横轴截距ν为截止频次．而制止电压U 随入射光频次的增大而增大．0 0图 4例 3 用不一样频次的光分别照耀钨和锌，产生光电效应，依据实验可画出光电子的最大初动能 E k随入射光频次ν变化的E k－ν图线．已知钨的逸出功是 2.84 eV ，锌的逸出功为 3.34 eV，若将两者的图线画在同一个E k－ν坐标系中，则正确的图是()答案 A分析依据光电效应方程E k＝ hν－W0可知，E k－ν图象的斜率为普朗克常量h，所以图中两线应平行，故C、 D 错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频次即极限频次，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的极限频次越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频次较高，所以 A 正确， B 错误．四、波粒二象性的理解1．光的波粒二象性(1)光的干预、衍射、偏振说明光拥有颠簸性，光电效应现象、康普顿效应则证明光拥有粒子性，所以，光拥有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能一致说明光的各样行为．(2)大批光子产生的成效显示出光的颠簸性，少量光子产生的成效显示出粒子性，且跟着光的频次的增大，颠簸性愈来愈不明显，而粒子性却愈来愈明显．hε2．实物粒子 (如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长λ＝p，频次ν＝h)．3．物质波与光波同样都属于概率波．概率波的本质：是指粒子在空间散布的概率是受颠簸规律支配的．例 4 (多项选择 )对于光的波粒二象性，正确的说法是()A．光的频次越高，光子的能量越大，粒子性越明显B．光的波长越长，光的能量越小，颠簸性越明显C．频次高的光子不拥有颠簸性，波长较长的光子不拥有粒子性D．个别光子产生的成效常常显示粒子性，大批光子产生的成效常常显示颠簸性答案ABD分析光拥有波粒二象性，但在不一样状况下表现不一样，频次越高，波长越短，粒子性越显然，反之颠簸性越显然，个别光子易显示粒子性，大批光子易显示颠簸性，应选项A、 B、D 正确 .－180.6 μm，普1．能惹起人的眼睛视觉效应的最小能量为10J，已知可见光的均匀波长约为朗克常量 h＝ 6.63× 10－34 J s·，则进入人眼的能量子数起码为()A．1 个 B．3 个 C．30 个 D．300 个答案 B分析可见光的均匀频次ν＝c，能量子的均匀能量为ε＝ hν，惹起视觉效应时E＝ nε，联立可λ得 n≈3， B 正确．2． (多项选择 ) 光电效应的实验结论是：对于某种金属()A．不论光强多强，只需光的频次小于极限频次就不可以产生光电效应B．不论光的频次多低，只需光照时间足够长就能产生光电效应C．频次超出极限频次的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．频次超出极限频次的入射光，频次越高，所产生的光电子的最大初动能就越大答案AD分析依据光电效应规律可知A 正确，B 错误．依据光电效应方程知，频次ν越高，光电子的最大初动能就越大， C 错误， D 正确．3．(多项选择 )现代物理学以为，光和实物粒子都拥有波粒二象性，以下事实中突出表现颠簸性的是 ()A ．必定频次的光照耀到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B ．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡倒是彩色的C ．质量为－ 310kg 、速度为10－ 2m/s 的小球，其德布罗意波长约为10－ 28m ，可是我们能清晰地观察到小球运动的轨迹D ．人们常利用热衷子研究晶体的构造，因为热衷子的德布罗意波长与晶体中原子间距大概同样答案BD分析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A 不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干预时，会出现彩色条纹，光的干预现象说了然光有颠簸性，B 正确；因为小球的波长很小，颠簸性不显然，表现为粒子性，C 不正确；用热衷子研究晶体构造，实际上是经过中子的衍射来 “ 察看 ” 晶体的，是利用中子的颠簸性， D 正确．4．已知金属铯的极限波长为0.66 μm，用 0.50 μm 的光照耀铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量 h ＝ 6.63× 10－34J s)·答案9.6× 10－ 20 J3× 10 19 J－分析 金属铯发生光电效应的极限频次cν0＝ λ.金属铯的逸出功0＝ h c× 10－34 3× 108×＝6.63－ 6 JW ＝ h ν λ0.66× 10≈ 3× 10－19 J.由光电效应方程1 mv max 2＝ h ν－ W 0＝ h c －h c ＝ hc(1－ 1)2 λ λ λ λ0 0＝ 6.63× 10－34× 3× 108× ( 1 6－ 1 6)J0.50×10－ 0.66×10－≈9.6× 10－20 J.。
1．对物质波的理解
(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．
(2)粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．
(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．
2．计算物质波波长的方法
(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p ＝mv .
(2)根据波长公式λ＝h p
求解． (3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．光子的能量：ε＝hν，动量p ＝h λ
；微观粒子的动能：E k ＝12
mv 2，动量p ＝mv . 考查德布罗意波的波长计算时．一般先求出动量，再由公式λ＝h p
求德布罗意波的波长．注意将各物理量统一采用国际制单位．。
物理选修3-5知识点一、动量守恒定律1、 动量守恒定律的条件：系统所受的总冲量为零（不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力），即系统所受外力的矢量和为零。
（碰撞、爆炸、反冲）注意：内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响，但可改变系统内物体的动量。
内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因，而外力的冲量是改变系统总动量的原因。
2、动量守恒定律的表达式 m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1/+m 2v 2/ （规定正方向） △p 1=—△p 2/3、某一方向动量守恒的条件：系统所受外力矢量和不为零，但在某一方向上的力为零，则系统在这个方向上的动量守恒。
必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。
4、碰撞（1）完全非弹性碰撞：获得共同速度，动能损失最多动量守恒， ；（2）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等；动量守恒， ；动能守恒， ；特例1：A 、B 两物体发生弹性碰撞，设碰前A 初速度为v0，B 静止，则碰后速度0v m m m m v B A B A A +-=，vB=02v m m m B A A +．特例2：对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后A 的速度等于碰前B 的速度，碰后B 的速度等于碰前A 的速度）（3）一般碰撞：有完整的压缩阶段，只有部分恢复阶段，动量守恒，动能减小。
5、人船模型——两个原来静止的物体（人和船）发生相互作用时，不受其它外力，对这两个物体组成的系统来说，动量守恒，且任一时刻的总动量均为零，由动量守恒定律，有mv = MV （注意：几何关系）二、量子理论的建立 黑体和黑体辐射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=h ν。
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长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：温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
（普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象）三、光电效应 光子说 光电效应方程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（包括不可见光）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。
2、光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为h ν。
这些能量子被成为光子。
3、光电效应方程：E K = h υ- W O （掌握Ek/Uc —ν图象的物理意义）同时，h υ截止 = W O （Ek 是光电子的最大初动能．．．．．；W 是逸出功，即从金属表面．．．．直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。
）四、康普顿效应（表明光子具有动量）1、1918-1922年康普顿（美）在研究石墨对X射线的散射时发现：光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使光的传播方向发生改变，这种现象叫光的散射。
2、在光的散射过程中，有些散射光的波长比入射光的波长略大．，这种现象叫康普顿效应。
3、光子的动量：p=h/λ五、光的波粒二象性物质波概率波不确定关系1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振．．．．．．．．．．以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应．．．．．．．．又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。
但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。
少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。
（P41 电子干涉条纹对概率波的验证）2、光子的能量E=hν，光子的动量p=h/λ表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。
由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E = p c。
3、物质波：1924年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动．．质波，也叫德布罗意波。
（P38 电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）4、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。
5、不确定关系：，△x表示粒子位置的不确定量，△p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。
（为何粒子位置的不确定量△x越小，粒子动量的不确定量△p越大，用单缝衍射进行解释？P43 图）六、原子核式模型机构1、1897年汤姆生（英）发现了电子．．．．．．．．．．．，提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕。
（谁发现了阴极射线？）2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验（实验装置见必修本P257）得到出乎意料的结果：绝大多数．．．．α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α．．．粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回．．．．．，偏转角几乎达到180°。
（P53 图）3、卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷．．．．．．都集中在原子核里，带负电．．．．．和几乎全部质量的电子在核外空间里绕着核旋转。
按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估计．．原子核的大小（数量级为10-15m）和原子核的正电荷数。
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
七、氢原子的光谱1、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。
炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。
（2）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。
2、氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。
3、基尔霍夫开创了光谱分析的方法：利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。
八、原子的能级1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（矛盾为：a、原子是不稳定的；b、原子光谱是连续谱），1913年玻尔（丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。
2、玻尔理论的假设：（1）原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。
氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。
原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态．．；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。
（2）原子从一种定态（设能量为En ）跃迁到另一种定态（设能量为Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即3-5第64页）（3）原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续．．．的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续．．．的。
3、玻尔计算公式：rn =n2 r1, En= E1/n2 (n=1,2,3⋯⋯)r1=0.53⨯10-10 m , E1=-13.6eV ,分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。
（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小。
）4、碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
5、一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N= 。
6、玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子的光谱。
7、现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。
8、光谱测量发现原子光谱是线状谱和夫兰克—赫兹实验证实了原子能量的量子化（即原子中分立能级的存在）九、原子核的组成1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。
核反应方程______________。
2、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。
查德威克经过研究，证明：用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。
核反应方程___ ______________。
3、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。
具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
4、天然放射现象（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律．．．．．．．．．．．．．．．，是从天然放射现象开始的。
（2）1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。
（3）用磁场来研究放射线的性质（图见3-5第74页）：①α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强；②β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；③γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。
