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

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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