精品人教版高中物理选修3-5学案：第十七章学案2光的粒子性

17.2 光的粒子性1、光照射到金属表面上，能使金属中的_________从表面逸出，这种现象称之为______________，逸出的电子也叫____________，使电子脱离金属表面所做的功的最小值叫____________，这种现象说明光具有____________性。

2、经典的电磁理论只能解释光是一种，它有____________、____________等波特有的现象，但它不能解释光电效应。

爱因斯坦对光电效应的解释是：光本身就是由一个一个不可分割的____________组成的，每一个光的能量子被称为一个____________，这就是爱因斯坦的_________说。

3、爱因斯坦认为，在光电效应中，金属中的电子吸收一个频率为ν的光子获得的能量是_________，这些能量中的一部分用来克服金属的____________，剩下的表现为逸出的光电子的____________，用公式表示为____________________，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程。

4、光在介质中与物质微粒相互作用，因而_______________发生改变，这种现象叫光的___________。

美国物理学家____________在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长相同的成份外，还有波长__________入射波长的成份，这个现象称为康普顿效应。

5、根据爱因斯坦狭义相对论中的质能方程E＝mc2和光子能量ε＝hν，每个光子的质量是__________，按照动量的定义，每个光子的动量为______________或______________。

所以光子具有能量、质量、动量，表现出光具有_____________性。

6、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，验电器指针张开一个角度，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，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电7、对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应 ( )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8、某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是 ( )A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出 B．逸出的电子数减少C．逸出的电子数和最大初动能都减小 D．逸出的电子最大初动能不变9、用两束频率相同，强度不同的紫外线去照射两种不同金属，都能产生光电效应，则( )A．因入射光频率相同，产生光电子的最大初动能必相同B．用强度大的紫外线照射时，所产生的光电子的初速度一定大C．从极限波长较长的金属中飞出的光电子的初速度一定大D．由强度大的紫外线所照射的金属，单位时间内产生的光电子数目一定多10、用某一频率的绿光照射某金属时恰好能产生光电效应，则改用强度相同的蓝光和紫光分别照射该金属，下列说法正确的是 ( )A．用蓝光照射时，光电子的最大初动能比用紫光照射时小B．用蓝光和紫光照射时，在相同时间内逸出的电子数相同C．用蓝光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多D．用紫光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多11、关于光电效应的说法中，正确的有 ( )A．要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能B．极限频率的存在，可以表明电子对光子的吸收是一对一的C．增大入射光子的能量，光电子的最大初动能必随着增大D．电子对光子的吸收不存在能量的积累过程12、已知铯的极限频率为4.55×1014Hz，钠的极限频率为6.00×1014Hz，银的极限频率为1.15×1015Hz，铂的极限频率为1.53×1015Hz，当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的是 ( )A．铯 B．钠 C．银 D．铂13、某种金属的逸出功是1.25eV，为了使它发生光电效应，照射光的频率至少应为多少？或用可见光照射它，能否发生光电效应？14、某金属在一束黄光照射下，刚好有电子逸出（即用频率小于黄光的光照射就没有电子逸出）。

3 粒子的波动性名师导航知识梳理1.光的波粒二象性，光的____________现象表明光是一种波，即光具有____________性，而光电效应现象说明光又是不持续的，是一份一份组成的，即光具有____________性，所以光是一种____________，同时也是一种____________，即光具有____________.2.任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为____________，也称物质波.3. ____________的发觉证明了德布罗意波假说，实验表明，其他____________微观粒子也都具有波动性.4.当原子处于稳固状态时，电子会形成一个稳固的概率散布，这种概率散布称为____________.疑难冲破对德布罗意波的正确理解剖析：德布罗意波也称为“物质波”或“实物波”，是对微观粒子所具有的波动性的描述，是由法国物理学家德布罗意在1924年第一提出的.他把那时已发觉的关于波粒二象性这一事实加以推行，提出一切微观粒子也都具有波粒二象性的论点.他以为19世纪在对光的研究上，只重视光的波动性，轻忽了光的微粒性；而在对实体的研究上则过度重视了实体的微粒性，而忽略了实体的波动性.因此他提出了微观粒子也具有波性的假设，德布罗意把粒子和波通过下面的关系联系起来：粒子的能量E 和动量p 与平面波的频率ν和波长λ之间的关系正像光子与光波的关系一样，即ν=hE λ=p h 且平面波沿着粒子运动方向传播（h 为普朗克常量）.如电子衍射实验完全证明了物质波的存在，它成为成立量子力学的重要基础之一.问题探讨问题：光干与时产生明显相同条纹的原因是什么？探讨：由以前所学的知识咱们明白干与现象是光的特性，也就是说光能产生干与就说明光是一种波，但咱们还明白，光能使某些金属产生光电效应.按照量子假说，咱们不明白光是一种粒子，但粒子为何干与会形成明暗相间的条纹？要使光的干与现象既能用波解释又能用粒子解释，那只有引入概率的概念，咱们能够把干与形成的明暗相间的条纹看成是大量光子按必然的概率进行叠加形成的，也就是说光是一种概率波.探讨结论：光的干与现象是大量光子按概率叠加形成的.典题精讲【例1】 下列说法正确的是（ ）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是一样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D.γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性思路解析：光同时有波粒二象性，只不过在有的情形下波动性显著，有的情形下粒子性显著，光的波长越长，越容易观察到其显示波动特性，因此A 、D 错而C 正确，光子不同于一般的实物粒子，它没有静止质量，是一个个的能量团，是光的能量最小单位.答案：C【例2】 电子经电势差为U=200 V 的电场加速,在v<<c 的情形下, 求此电子的德布罗意波长.思路解析：已知2021v m =E k =eU 所以v=02m eU λ=U U em h Uem h E m hk 22.11222000=== nm 如U=200 V,则λ=U 22.1 nm=20022.1 nm=×10-2 nm.答案：×10-2 nm知识导学 光的干与、衍射等现象说明了光具有波动性；光电效应及光子说明了光还具粒子性. 电子衍射现象说明粒子具有波动性，也能够说自然界中的任何物质都具有波粒二象性. 本节的主要任务是对前面所学知识的总结，同时从实验动身给出对波粒二象性的解释，从而达到学习光的本性的目的，而本节的难点则是从根本上理解和区别光的波粒二象性与经典波动理论的关系和对粒子波动性的正确理解.疑难导析德布罗意关于波粒二象性的思辩进程德布罗意之前，人们对自然界的熟悉，只局限于两种大体的物质类型：实物和场.可是，许多实验结果之间出现了难以解释的矛盾.物理学家们相信，这些表面上的矛盾，必将有其深刻的本源.1923年，德布罗意最先想到了那个问题，而且斗胆地假想，人们对于光子成立起来的两个关系式E =hν，p =mv=h/λ会不会也适用于实物粒子.若是成立的话，实物粒子也一样具有波动性.为了证明这一假想，1923年，德布罗意又提出了做电子衍射实验的假想.1924年，又提出用电子在晶体上做衍射实验的想法.1927年，戴维孙和革末用实验证明了电子具有波动性，不久，.汤姆孙与戴维孙完成了电子在晶体上的衍射实验.尔后，人们接踵证明了原子、分子、中子等都具有波动性.德布罗意的假想最终都取得了完全的证明.问题导思要想探讨那个问题，必需第一明白光的本性，光是一种具有电磁本性的物质，它在传播时表现为波动的性质，光波有必然的频率和波长；在和物质作历时表现出粒子性的特征，光子具有必然的能量和动量，大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性.因此，光既有波动性，又有粒子性，光的波粒二象性是光的客观属性.典题导考绿色通道：解此类题关键要抓住光的本性，即光具有波粒二象性.再从产生波粒二象性的原因动身去分析解答，这种题就很容易解答了.【典题变式1】下列现象中说明光是波动性的是（）A.光的直线传播B.光的衍射C.光的干与D.光电效应答案：BC绿色通道：解此类题时关键要抓住能量守恒定律和德布罗意波波长计算公式，运动这两个知识点，即可进行解题，同时在解题的进程中还应该深挖题意.【典题变式2】求通过40 000 V电压加速的电子的德布罗意波的波长是多少？答案：×10-3 nm。

粒子的波动性★新课标要求（一）知识与技能1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。

2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。

3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。

（二）过程与方法1．了解物理真知形成的历史过程。

2．了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。

3．知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。

（三）情感、态度与价值观1．通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。

2．通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。

3．通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。

★教学重点实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。

★教学难点实物粒子的波动性的理解。

★教学方法学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结★教学用具：课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。

多媒体教学设备。

★课时安排 1 课时★教学过程（一）引入新课提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？请同时举出相应的事实基础。

学生阅读课本、思考后回答：光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。

在不同条件下表现出不同特性。

（分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。

点评：让学生阅读课本内容结合前面所学知识进行归纳总结，形成正确观点。

教师：原来我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？学生举例说明：例如哲学中对事物的辨正观点等。

点评：培养学生对事物或规律的全面把握，并与与其他学科进行横向渗透联系。

（二）进行新课1、光的波粒二象性教师：讲述光的波粒二象性。

在学生的辨析说明下进行归纳整理。

（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。

光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。

第十七章波粒二象性第二节科学的转折：光的粒子性【学习目标】（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。

（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。

【重点、难点】重点：光电效应的实验规律难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义【问题导学】一、引入新课光的干涉、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。

本节课我们就来学习这方面知识。

二、进行新课（一）、光电效应的实验规律阅读教材30—32页，回答下列问题1．观察演示实验：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），验电器的指针张角会变大。

实验说明：表明锌板在射线照射下失去电子而带电。

的现象叫做光电效应。

发射出来的电子叫做光电子。

光电子在电场作用下形成光电流。

2．光电效应的实验规律（1）存在饱和电流在课本31页图17.2-2的实验中，保持光照的条件不变，在初始电流较小的情况下，随着所加电压的增大，光电流，但是存在一个，即：光电流达到此值以后，即使增加电压，光电流也不再增加。

实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光电子数。

（2）存在遏止电压在上图的实验中，即使电压为0，光电流也不为，只有将所加电压反向的时候（在光电管间形成使电子减速的电场），光电流才可能为。

使光电流减小到0的反向电压称为，用符号表示。

遏止电压的存在表明：，初速度的上限应该满足关系：。

实验表明：对于一定颜色（频率）的光，遏止电压都是，与光照强度，这表明：光电子的能量只与入射光的有关，而与入射光的强度。

第三节粒子的波动性学习目标知识导图知识点1光的波粒二象性1.光的本性(1)19世纪初托马斯·杨、菲涅耳、马吕斯等分别观察到了光的＿_干涉__、＿_衍射__和偏振现象。

(2)19世纪60年代和８0年代,麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了光的＿＿电磁波__本质。

(3)光电效应和康普顿效应揭示了光的__粒子性_＿。

（4）错误!未定义书签。

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2.光子的能量和动量(１)能量:ε=__ｈν_＿;（２）动量:p＝__＼f（h,λ）__。

3.意义能量ε和动量p是描述物质的_＿粒子__性的重要物理量;波长λ和频率ν是描述物质的＿_波动__性的典型物理量.因此ε＝＿_hν__和p＝＿_＼f(ｈ,λ）＿_揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。

知识点2 粒子的波动性1.德布罗意波任何一种实物粒子都和一个波相联系，这种波被称为德布罗意波,也叫＿＿物质__波.2.物质波的波长和频率波长公式λ＝__错误!＿_,频率公式ν＝__错误!未定义书签。

__。

３．物质波的实验验证(1）实验探究思路干涉、衍射是__波_＿特有的现象，如果实物粒子具有波动性,则在一定条件下，也应该发生__干涉__或＿＿衍射__现象。

（2)实验验证1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了__电子束衍射_＿的实验，得到了类似下图的__衍射__图样,从而证实了电子的波动性。

他们为此获得了1９３7年的诺贝尔物理学奖。

预习反馈『判一判』（1)光的干涉、洐射、偏振现象说明光具有波动性．(√）(２）光子数量越大,其粒子性越明显。

(×)ﻬ(3)光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子。

(√)(4)一切宏观物体都具有波动性，即物质波.(√)（5）湖面上的水波就是物质波.(×）(６)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。

(√）『选一选』(多选）(河北正定中学2０１5~２0１６学年高二下学期检测）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（AB ）Ａ．光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析:黑体辐射是光的反射问题,选项C错误;动能相等的质子和电子,质子的动量大,由德布罗意波长公式λ＝错误!未定义书签。