2017-2018学年高中物理第二章波粒二象性章末整合提升教学案粤教版选修3-5

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1、第二章波粒二象性章末整合提升「网络材建I客观•简明•易记能竝子波粒二象性定义：毎一份辐射的能虽是一个能駅子大小：£=h・h=6.63X10一34J・s（概念：光照使金属发射电子的现象任何金属都存在极限频率虽大初动能与比频率是一次函数关系光电子数目正比于光强瞬时性爱因斯坦光电效应方程:Ek=hv-W0爪冷顿效应：X射线对石，量晶体的散射•说明光具仆动S光子：光辐射不连续•每一份光叫做一个光子光子的能fct：£=hv光子的动駅：/＞=△A少就比子易表现出粒子性•大就比子易表现出波动性光具右波粒二象性高频光子粒子性显茗•低频光子波动性显若光传播时表现出波动性•与微粒作用时表现出粒子性徳布罗总提

2、出粒子具右波动性：物质波或概率波电子的衍射现象证实了粒子的波动性槪率波波k：x=4P粒子具右波粒二象性光电效应＜实验规律＜粒子的波动性〈彳、确定性关系整合•释疑•点拨为类突破I一、量子论与光子说量子论：徳国物理学家普朗克提出.电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hV.光子说：爱因斯坦提出.空间传播的光也是不连续的，是一份一份的，每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比，即£=hV其中力为普朗克常量，力=6.63X107J・s.【例1】（多选）下列对光子的认识，正确的是（）A.“光子说”中的光子就是我们平时所说的“微粒”B.“光子说”屮的光子就是光电

3、效应的光电子C.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D.光子的能量跟光的频率成正比答案CD解析根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子,简称光子.我们平时所说的微粒指宏观世界的微小颗粒.光电效应中，金屈内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由£=力卜知，光子能量£与其频率卜成正比，故D选项正确.【例2】20世纪20年代，剑桥大学学生泰勒做了一个实验：在一个密闭的箱子里放上小灯泡，烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图1所示.小灯泡发出的光通过熏黑

4、的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹.泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是5X10-13J(A=6.63X10-34J・s).熏黑的玻璃狭缝针尖照相底片图1(1)假如起作用的光波波长约为500nm,计算从一个光子到下一光子到达底片所相隔的平均时间及光束中两邻近光子之间的平均距离；(2)如果当时实验用的箱子长为1.2m,根据(1)的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？答案仃)8.0X10-7s240m(2)见解析解析(1)对于久=500nm的光子能量为：「c—3.0X10"°=处=行=6.63X10X500X10-J=

5、4.0X10-19J,因此每秒到达底片的光子数为：El5X10"13a&人z?=~=4X10-191=】•25X10卜’如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是:117)S=1.25X106s=8.OX10_，s.两相邻光子间平均距离为：x=c&f=3.0X108X8.0XIO'7m=240m.(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有240m,而箱子长只有1.2m,所以在箱子里一般不可能有两个光子同吋在运动.这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性.因此,衍射条纹的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子

6、到达可能性较小的区域.这个实验支持了光波是概率波的观点.二、光电效应的规律和光电效应方程1.光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限频率，入射光的频率低于极限频率不会产生光电效应.(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)当入射光频率大于极限频率吋，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比.(4)入射光照到金属上时，光电子的发射儿乎是瞬时的，一般不超过IO"s.1.爱因斯坦光电效应方程&=/!V-^.於表亦金属的逸H'i功，$0表不金属的极限频率，则恥=hyo.【例3]用波长为2.0XW7m的紫外线照射钩的表面，释放岀來的光电子中最大的动能

7、是4.7X10"'9J.由此可知，鹄的极限频率是（普朗克常量力=6.63X10—'"J・s,光速c=3.0X10sm/s,结果取两位有效数字）（）A.5.5X1014HzB.7.9X1014HzC.9.8X1014HzD.1.2X1015Hz答案B解析由爱因斯坦光电效应方程得/*=$+赂而金属的逸出功贰=小,由以上两式得,c/?乍乌的极限频率为：％=~j—牙心7.9X10"Hz,B项正确.三、用图彖表示光电效应的规律1.E—v图象