高中物理 第17章 第1、2節(jié) 能量量子化 光的粒子性課件 新人教版選修3-5.ppt
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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-5,波粒二象性,第十七章,第一節(jié) 能量量子化 第二節(jié) 光的粒子性,第十七章,如圖所示,把一塊鋅板連接在驗(yàn)電器上,用紫外線燈照射鋅板,觀察到驗(yàn)電器的指針發(fā)生了變化,這說明鋅板帶了電。你知道鋅板是怎樣帶上電的嗎?,,1.熱輻射 (1)定義:我們周圍的一切物體都在輻射________,這種輻射與物體的_____有關(guān),所以叫熱輻射。 (2)特征:熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的_____而有所不同。 2.黑體 (1)定義:如果某種物體在任何溫度下能夠完全吸收入射的__________________而不發(fā)生反射,這種物體就是絕對(duì)黑體,簡(jiǎn)稱黑體。 (2)黑體輻射的特征:黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的_____有關(guān)。,黑體與黑體輻射,電磁波,溫度,溫度,各種波長(zhǎng)的電磁波,溫度,3.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的_____有關(guān),如圖所示。 (1)隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都_____; (2)隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)_____的方向移動(dòng)。,溫度,增加,較短,1.定義 普朗克認(rèn)為,帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________,當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí),也是以這個(gè)最小能量值為單位__________地輻射或吸收的,這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 2.能量子大小 ε=hν,其中ν是電磁波的頻率,h稱為________常量,h=6.62610-34Js(一般取h=6.6310-34Js)。 3.能量的量子化 在微觀世界中能量是________的,或者說微觀粒子的能量是_____的。,能量子,整數(shù)倍,一份一份,普朗克,量子化,分立,1.光電效應(yīng) 照射到金屬表面的光,能使金屬中的_____從表面逸出的現(xiàn)象。如圖所示。,光電效應(yīng),電子,2.光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來的_____。 3.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)存在著飽和光電流:在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),_____電流越大。這表明對(duì)于一定顏色的光,入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的__________越多。 (2)存在著遏止電壓和截止頻率:光電子的最大初動(dòng)能與入射光的_____有關(guān),而與入射光的_____無關(guān),當(dāng)入射光的頻率低于__________時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。 (3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性:光電效應(yīng)幾乎是_____發(fā)生的,從光照射到產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過_____s。,電子,飽和,光電子數(shù),頻率,強(qiáng)弱,截止頻率,瞬時(shí),10-9,愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,一份一份,能量子,逸出功,1.光的散射 光在介質(zhì)中與__________相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射。 2.康普頓效應(yīng) 美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí),發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中,除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外,還有_____________的成分,這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。,康普頓效應(yīng),物質(zhì)微粒,波長(zhǎng)大于λ0,光子的動(dòng)量,電子,變小,長(zhǎng),一、對(duì)黑體及黑體輻射的理解 1.對(duì)黑體的理解 絕對(duì)的黑體實(shí)際上是不存在的,但可以用某裝置近似地代替。如圖所示,如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)小孔,那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收,最終不能從空腔射出,這個(gè)小孔就成了一個(gè)絕對(duì)黑體。,,2.一般物體與黑體的比較,特別提醒: (1)熱輻射不一定要高溫,任何溫度的物體都發(fā)出一定的熱輻射,只是溫度低時(shí)輻射弱,溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。 (2)黑體是一個(gè)理想化的物理模型,實(shí)際不存在。 (3)黑體看上去不是一定是黑的,只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的;有些可看作黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射,看起來還會(huì)很明亮,例如:煉鋼爐口上的小孔。一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被看作黑體來處理。,“非典”期間,很多地方用紅外熱像儀監(jiān)測(cè)人的體溫,只要被測(cè)者從儀器前走過,便可知道他的體溫是多少,你知道其中的道理嗎?,答案:根據(jù)熱輻射規(guī)律可知,人的體溫的高低,直接決定了這個(gè)人輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度。通過監(jiān)測(cè)被測(cè)者輻射的紅外線的情況就知道這個(gè)人的體溫。,3.意義 可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 4.量子化現(xiàn)象 在微觀世界中物理量分立取值的現(xiàn)象稱為量子化現(xiàn)象。 5.量子化假設(shè)的意義 普朗克的能量子假設(shè),使人類對(duì)微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識(shí),對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量h是自然界中最基本的常量之一,它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征。,由能量量子化假說可知,能量是一份一份的,而不是連續(xù)的,在宏觀概念中,舉一些我們周圍不連續(xù)的實(shí)例。 答案:人的個(gè)數(shù),自然數(shù),汽車等。,三、光電效應(yīng)中幾個(gè)易混淆的概念 1.光子與光電子 光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量,光子不帶電,光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子,其本質(zhì)是電子,光子是光電效應(yīng)的因,光電子是果。 2.光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能 光照射到金屬表面時(shí), 光子的能量全部被電子吸收,電子吸收光子的能量,可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量,剩余部分為光電子的初動(dòng)能;只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí),只需克服原子核的引力做功,才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于等于光電子的最大初動(dòng)能。,3.光子的能量與入射光的強(qiáng)度 光子的能量即每個(gè)光子的能量,其值為E=hν(ν為光子的頻率),其大小由光的頻率決定。入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量;入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量與入射光子數(shù)的乘積。 4.光電流和飽和光電流 金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極,回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個(gè)飽和值,這個(gè)飽和值是飽和光電流,在一定的光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。,特別提醒: (1)光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電現(xiàn)象。 (2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān),要明確不同頻率的光、不同金屬與光電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,特別提醒: (1)逸出功和截止頻率均由金屬本身決定,與其他因素?zé)o關(guān)。 (2)光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大,但不是正比關(guān)系。,一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng),則下列說法正確的是( ) A.若增加綠光的照射強(qiáng)度,則逸出的光電子數(shù)增加 B.若增加綠光的照射強(qiáng)度,則逸出的光電子最大初動(dòng)能增加 C.若改用紫光照射,則可能不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) D.若改用紫光照射,則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加 答案:AD,解析:光電效應(yīng)的規(guī)律表明:入射光的頻率決定著是否發(fā)生光電效應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能的大小,當(dāng)入射光頻率增加后,產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能也增加;而照射光的強(qiáng)度增加,會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加,紫光頻率高于綠光,故上述選項(xiàng)正確的有A、D。,五、康普頓效應(yīng) 1.光子說對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋 (1)假定X射線光子與電子發(fā)生彈性碰撞。光子和電子相碰撞時(shí),光子有一部分能量傳給電子,散射光子的能量減少,于是散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。 (2)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性,也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。,,答案:1 變長(zhǎng),關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),下列說法正確的是( ) A.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的 B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān) C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無關(guān) D.如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體,黑體與黑體輻射,解析:黑體自身輻射電磁波,不一定是黑的,A錯(cuò)誤。黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),B錯(cuò)誤,C正確。小孔只吸收電磁波,不反射電磁波,因此小孔成了一個(gè)黑體,而不是空腔,D錯(cuò)誤。 答案:C 點(diǎn)評(píng):黑體完全吸收電磁波而不反射,同時(shí)其本身也輻射電磁波;黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān),與其他因素?zé)o關(guān)。,(湛江市2014~2015學(xué)年高二質(zhì)檢)在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開一個(gè)小孔,小孔可看做黑體,由小孔的熱輻射特征,就可以確定爐內(nèi)的溫度,如圖所示,就是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波波長(zhǎng)的關(guān)系圖象,則下列說法正確的是( ) A.T1T2 B.T1T2,C.隨著溫度的升高,黑體的輻射強(qiáng)度都有所降低,D.隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),答案:AD,普朗克能量子假說,答案:3.1410-19J 5.731016個(gè) 點(diǎn)評(píng):求解本題的關(guān)鍵有兩點(diǎn):一是能根據(jù)已知條件求得每一個(gè)光子的能量,另外必須明確激光器發(fā)射的能量由這些光子能量的總和組成。,(北京市順義區(qū)牛欄山一中2014~2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)對(duì)于紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光,下列表述正確的是( ) A.在相同介質(zhì)中,綠光的折射率最大 B.紅光的頻率最高 C.在相同介質(zhì)中,藍(lán)光的波長(zhǎng)最短 D.黃光光子的能量最小 答案:C,解析:紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光的頻率依次增大,光從真空進(jìn)入介質(zhì),頻率不變,B錯(cuò)。由色散現(xiàn)象,同一介質(zhì)對(duì)頻率大的光有大的折射率,A錯(cuò)。頻率大的光在真空中和介質(zhì)中的波長(zhǎng)都小,藍(lán)光的波長(zhǎng)最短,C正確。頻率大,光子能量大,D錯(cuò)。,關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律,下面說法正確的是( ) A.當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí),能產(chǎn)生光電效應(yīng),則入射光的頻率越高,產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大 B.當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí),能產(chǎn)生光電效應(yīng),則入射光的強(qiáng)度越大,產(chǎn)生的光電子數(shù)越多 C.同一頻率的光照射不同金屬,如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng),則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大 D.對(duì)某金屬,入射光波長(zhǎng)必須等于小于某一極限波長(zhǎng),才能產(chǎn)生光電效應(yīng),光電效應(yīng)規(guī)律,(壽光市現(xiàn)代中學(xué)2014~2015學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))一束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后,分解為互相分離的三束光,分別照在相同的金屬板a、b、c上,如圖所示,已知金屬板b有光電子放出,則可知( ) A.板a一定不放出光電子 B.板a一定能放出光電子 C.板c一定不放出光電子 D.板c一定能放出光電子 答案:D,,愛因斯坦光電效應(yīng)方程的應(yīng)用,(1)每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能。 (2)如果把照射陰極綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍,每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動(dòng)能。,如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線,普朗克常量h=6.6310-34Js,由圖可知( ),,A.該金屬的極限頻率為4.271014Hz B.該金屬的極限頻率為5.51014Hz C.該圖線的斜率表示普朗克常量 D.該金屬的逸出功為0.5eV 答案:AC,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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