2019届二轮复习　量子化现象课件（24张） 24页

第三节　量子化现象 第四节　物理学 —— 人类文明进步的阶梯 第 五 章 知识 目标 核心素养 1. 初步了解微观世界中的量子化现象 . 知道量子论的主要内容 . 2. 了解光电效应、原子能量的不连续性及光的波粒二象性 . 1. 知道量子论的建立对人类认识世界和科学发展的重要影响 . 2. 了解物理学对人类文明进步的影响 . 内容索引 自主预习 预习新知 夯实基础 重点探究 启迪思维 探究重点 达标检测 检测评价 达标过关 自主预习 1. 黑体辐射：如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而 无 ， 这一物体就称为黑体 . 黑体辐射是指黑体发出 的 . 2. 光电效应：当用一些 波长 的 光照射金属表面时，金属便有 电子 ， 这种现象称为光电效应 . 从金属表面逸出的电子称为光电子 . 光电效应的产生取决于光 的 而 与光 的 无关 . 一、量子化现象 反射 电磁辐射 较短 逸出 频率 强度 3. 光的波粒二象性：大量的实验事实表明，光既 具有 又具有 ， 也就是光具有波粒二象性 . 4. 原子光谱：原子只能处于 一系列 的 能量状态中，当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时，辐射 ( 或吸收 ) 频率 的光子，辐射 ( 或吸收 ) 光子的能量是不连续的 . 二、物理学与现代技术 物理学的发展推动了科学技术的高速发展，几乎所有重大的新技术领域， 如 、 、 等 的创立，都是在物理学中经过了长期的酝酿，在理论上和实验上取得突破，继而转化为技术成果的 . 波动性 粒子性 不连续 一定 原子能技术 激光技术 电子和信息技术 答案 即 学即 用 1. 判断下列说法的正误 . (1) 量子理论中能量也是连续变化的 .( ) (2) 一个量子就是组成物质的最小微粒，如原子、分子 .( ) (3) 辐射的能量是一份一份的，因此物体的动能也是一份一份的 .( ) (4) 光具有波粒二象性说明有的光是波，有的光是粒子 .( ) × × × × 2. 波长是 0.122 0 μm 的紫外线的光子能量为 ____ ___ ____ J. 答案 解析 1.63 × 10 － 18 重点探究 1. 量子化假设： 普朗克提出物质发射 ( 或吸收 ) 的能量 E 只能是某一最小能量单位的整数倍， E ＝ nε ， n ＝ 1,2,3 … n 叫做量子数 . 能量子的能量 ε ＝ hν ＝ . 式中 h 为普朗克常量 ( h ＝ 6.63 × 10 － 34 J·s) 是微观现象量子特征的表征， ν 为频率， c 为真空中的光速， λ 为光波的波长 . 2. 量子化： 量子化的 “ 灵魂 ” 是不连续 . 在宏观领域中，这种量子化 ( 或不连续性 ) 相对于宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计，但在微观世界里，量子化 ( 或不连续 ) 是明显的，微观物质系统的存在，物质之间传递的相互作用、物体的状态及变化等都是量子化的 . 一、对量子理论的初步认识 例 1 　根据量子理论，光子的能量 E 0 ＝ hν ＝ h ， 其中 c 为真空中的光速、 ν 为光的频率、 λ 为光的波长，普朗克常量取 h ＝ 6.6 × 10 － 34 J·s. 已知太阳光垂直照射时，每平方米面积上的辐射功率为 P ＝ 1.35 kW. 假设太阳辐射的平均波长 为 ＝ 6.6 × 10 － 7 m ，则在垂直于太阳光的 S ＝ 1 m 2 面积上，每秒钟内可以接收到多少光子？ 答案 　 4.5 × 10 21 个 答案 解析 在 1 m 2 面积上， 1 s 内得到的阳光总能量为 E ＝ Pt ，接收到的光子 个数 针对训练 　 ( 多选 ) 关于量子假说，下列说法正确的是 A. 为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说 B. 量子假说第一次得出了不连续的概念 C. 能量的量子化就是能的不连续化 D. 量子假说认为电磁波在空间中的传播是不连续的 答案 解析 √ 解析　 普朗克提出了量子假说，认为物质发射和吸收能量时，能量不是连续的，是一份一份进行的 . 它不但解决了黑体辐射的理论困难，更重要的是提出了 “ 量子 ” 概念，揭开了物理学崭新的一页，选项 B 、 C 正确 . √ 1. 光子说： 爱因斯坦认为，光在传播过程中，是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这些能量子叫光量子，也称 “ 光子 ” ，光就是以光速 c 运动着的光子流，每个光子的能量 E ＝ hν ＝ h . 2. 用光子说解释光电效应的规律： 当光子照射到金属表面上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻增加，不需要积累能量的过程 . 这就是光电效应的发生用时极短的原因 . 只有能量足够大，即频率 ν 足够大的光子照射在金属上，才能使电子获得足够大的动能，克服金属原子核对它的束缚从金属表面飞离出来成为光电子，这就说明发生光电效应入射光的频率必须足够大，而不是光足够强 . 二、对光电效应的理解 例 2 　硅光电池是利用光电效应原理制成的，下列表述正确的是 A. 硅光电池是把光能转变为电能的一种装置 B. 硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出 C. 逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关 D. 任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应 答案 解析 √ 解析　 硅光电池把光能转化为电能， A 正确； 光子的能量取决于光的频率，只有当光子的能量足够大，被硅光电池中的电子吸收后，电子才能从金属中逸出，所以只有当光的频率足够大时才会发生光电效应， B 、 D 错误； 逸出的光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大， C 错误 . 1. 光电效应能不能产生取决于入射光的频率，只要频率足够大，就可以产生光电效应，与光的照射时间无关 . 2. 单位时间内产生光电子的多少取决于入射光的强度，入射光的强度越强，产生的光电子越多 . 3. 逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 . 4. “ 光电子的最大初动能 ” 与 “ 光电子的动能 ” 的区别 光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，就可能向各个方向运动，运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分能量转化为光电子的初动能 . 所以金属表面的电子，只需克服原子核的引力做功就能逸出，光电子具有的初动能最大，此时的动能叫做光电子的最大初动能 . 总结提升 1. 光电效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射等实验事实，说明光具有波动性，大量实验事实表明，光既具有波动性又具有粒子性 . 2. 光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同 . 宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；微观上，个别光子在与其他物质发生作用时，往往表现为粒子性 . 3. 光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，粒子性的含义是 “ 不连续 ” 的， “ 一份一份 ” 的 . 光的波动性也不同于宏观观念中的波，波动规律决定光子在某点出现的概率，是一种概率波 . 三、对波粒二象性的理解 例 3 　下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是 A. 有的光是波，有的光是粒子 B. 光子与电子是同样的一种粒子 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. 大量光子的行为往往显示出粒子性 答案 解析 √ 解析　 光具有波粒二象性，即光具有波动性和粒子性， A 错误； 光子不是实物粒子，电子是实物粒子，故 B 错误 . 光的波长越长，其波动性越明显，波长越短，其粒子性越明显， C 正确； 大量光子的行为显示出波动性， D 错误 . 达标检测 1 2 3 1. ( 量子化的理解 ) 对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，下列说法不正确的是 A. 辐射是由一份份的能量组成的，一份能量就是一个能量子 B. 辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C. 吸收的能量可以是连续的 D. 辐射和吸收的能量是量子化的 答案 解析 √ 解析　 根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，故 A 、 B 、 D 均正确， C 错，所以选 C . 2. ( 光电效应的理解 ) 某单色光照射金属时不会产生光电效应，下列措施中可能使该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 答案 解析 1 2 3 √ 解析　 要产生光电效应，入射光的频率必须大于该金属的极限频率，波长越短的光频率越高，当高于极限频率时就能产生光电效应，故 C 正确 . 3. ( 对光的波粒二象性的理解 ) ( 多选 ) 在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的 95% 以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 A. 一定落在中央亮纹处 B. 一定落在亮纹处 C. 可能落在暗纹处 D. 落在中央亮纹处的可能性最大 √ 答案 1 2 3 解析 √ 解析　 根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处 . 当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故 C 、 D 选项正确 . 1 2 3