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,,,章末整合,高中物理·選修3-5·粵教版,波粒二象性,能量子 光的粒子性 粒子的波動性 不確定性關(guān)系：,定義：每一份輻射的能量是一個能量子 大?。害牛絟ν，h＝6.63×10－34 J·s,,,一、量子論與光子說 量子論：德國物理學(xué)家普朗克提出．電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電磁波的能量E＝hν. 光子說：愛因斯坦提出．空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即ε＝hν其中h為普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.,【例1】 (雙選)下列對光子的認(rèn)識，正確的是 ( ) A．“光子說”中的光子就是我們平時所說的“微?！?B．“光子說”中的光子就是光電效應(yīng)的光電子 C．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一 份叫做一個光量子，簡稱光子 D．光子的能量跟光的頻率成正比 答案 CD,解析 根據(jù)光子說，在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子．我們平時所說的微粒指宏觀世界的微小顆粒．光電效應(yīng)中，金屬內(nèi)的電子吸收光子后克服原子核的庫侖引力等束縛，逸出金屬表面，成為光電子，故A、B選項(xiàng)錯誤，C選項(xiàng)正確；由ε＝hν知，光子能量ε與其頻率ν成正比，故D選項(xiàng)正確．,【例2】 已知：功率為100 W的燈泡消耗的電能的5 %轉(zhuǎn)化為所發(fā)出的可見光的能量，光速c＝3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560 nm，計(jì)算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)． 答案 1.4×1019個,二、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程 1．光電效應(yīng)規(guī)律 (1)任何一種金屬都對應(yīng)一個極限頻率，入射光頻率必須大于極限頻率才會產(chǎn)生光電效應(yīng)． (2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大． (3)當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時，保持頻率不變，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比． (4)入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10－9 s.,2．愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0. W0表示金屬的逸出功，ν0表示金屬的極限頻率，則W0＝hν0. 【例3】 (單選)用波長為2.0×10－7 m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.7×10－19 J．由此可知，鎢的極限頻率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字) ( ) A．5.5×1014 Hz B．7.9×1014 Hz C．9.8×1014 Hz D．1.2×1015 Hz 答案 B,三、用圖象表示光電效應(yīng)的規(guī)律 1．Ek-ν圖象 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，光電子的最大初動能Ek是入射光頻率ν的一次函數(shù)，圖象如圖1所示．其橫軸截距為金屬的極限頻率ν0，縱軸截距是金屬的逸出功的負(fù)值；斜率為普朗克常量h. 圖1,2．I-U圖象 圖2,【例4】 (1)(單選)研究光電效應(yīng)的電路如 圖3所示．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光 分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)， 鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收， 在電路中形成光電流．下列光電流I與 A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中， 正確的是 ( ),圖3,(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子．光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是 ___________________________________________________. 答案 (1)C (2)減小 光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功),四、光的波粒二象性、物質(zhì)波 1．光的干涉、衍射、光的偏振說明光具有波動性，光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)則證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，對于光子這樣的微觀粒子只有從波粒二象性出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種行為． 2．電子的衍射實(shí)驗(yàn)，說明了一些物質(zhì)微粒也像光子一樣具有波粒二象性．,【例5】 (雙選)現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性，下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是 ( ) A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強(qiáng)度越大，單位時 間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多 B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C．質(zhì)量為10－3 kg、速度為10－2 m/s的小球，其德布羅意 波長約為10－23 m，不過我們能清晰地觀測到小球運(yùn)動 的軌跡 D．人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡?布羅意波長與晶體中原子間距大致相同 答案 BD,解析 光子照到鋅板上，發(fā)生光電效應(yīng)，說明光有粒子性，A不正確；白光在肥皂泡上發(fā)生薄膜干涉時，會出現(xiàn)彩色條紋，光的干涉現(xiàn)象說明了光有波動性，B正確；由于實(shí)物的波長很小，波動性不明顯，表現(xiàn)為粒子性，C不正確；用熱中子研究晶體結(jié)構(gòu)，其實(shí)是通過中子的衍射來“觀察”晶體的，是利用中子的波動性，D正確．故選B、D.,