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时间:2020-03-03
《高中物理第十七章波粒二象性第1、2节能量量子化光的粒子性教学案新人教版.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第1、2节能量量子化__光的粒子性1.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体。黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关。2.能量子:不可再分的最小能量值ε,ε=hν。3.照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现象,叫光电效应。爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。4.光电效应现象和康普顿效应均说明了光具有粒子性。一、黑体与黑体辐射1.热辐射我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关。2.黑体指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。3.一般材料物体的辐射
2、规律辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关。4.黑体辐射的实验规律图1711黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,如图1711所示。14(1)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加;(2)随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。二、能量子1.定义:普朗克认为,振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍,当带电微粒辐射或吸收能量时,也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的,这个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是电磁波的频率,h称为普
3、朗克常量。h=6.626×10-34J·s(一般取h=6.63×10-34J·s)。3.能量的量子化:在微观世界中能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是分立的。三、光电效应的实验规律1.光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现象。2.光电子:光电效应中发射出来的电子。3.光电效应的实验规律:(1)存在着饱和光电流:在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多。(2)存在着遏止电压和截止频率:光电子的最大初动能与入射光的频率有关,而与入射光的强弱
4、无关。当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。(3)光电效应具有瞬时性:光电效应几乎是瞬间发生的,从光照射到产生光电流的时间不超过10-9s。4.逸出功:使电子脱离某种金属所做功的最小值。不同金属的逸出功不同。四、爱因斯坦的光子说与光电效应方程1.光子说:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν,这些能量子被称为光子。2.爱因斯坦的光电效应方程:(1)表达式:hν=Ek+W0或Ek=hν—W0。(2)物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量
5、一部分用于克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。五、康普顿效应和光子的动量1.光的散射:光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射。2.康普顿效应:美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有波长大于λ0的成分,这个现象称为康普顿效应。143.康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有动量,深入揭示了光的粒子性的一面。4.光子的动量:(1)表达式:p=。(2)说明:在康普顿效应中,入射光子与晶体中电子碰撞时
6、,把一部分动量转移给电子,光子的动量变小。因此,有些光子散射后波长变大。1.自主思考——判一判(1)黑体一定是黑色的。(×)(2)热辐射只能产生于高温物体。(×)(3)能产生光电效应的光必定是可见光。(×)(4)经典物理学理论不能合理解释康普顿效应。(√)(5)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。(√)(6)能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比。(√)2.合作探究——议一议(1)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时,光电子的最大初动能是否相同?提示:由于同一金属的逸出功相同,而不同频率的光的光子能量不同,由光电
7、效应方程可知,发生光电效应时,逸出的光电子的最大初动能是不同的。(2)太阳光从小孔射入室内时,我们从侧面可以看到这束光;白天的天空各处都是亮的;宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目,其他方向的天空却是黑的,为什么?提示:在地球上存在着大气,太阳光经微粒散射后传向各个方向,而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播。对黑体和黑体辐射的理解1.黑体实际上是不存在的,只是一种理想情况,但如果做一个闭合的空腔,在空腔表面开一个小孔,小孔就可以模拟一个黑体,如图1712所示。这是因为从外面射来的电磁波,经小孔射入空腔,要在腔壁上经过多次反射
8、,在多次反射过程中,外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收,最终不能从空腔射出。图1712142.黑体不一定是黑的,只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的;有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射,看起来还会很明亮,如炼钢炉口上的小孔
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