高中物理 第17章 階段復(fù)習(xí)課課件 新人教版選修35

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1、第十七章 階段復(fù)習(xí)課一、理解光的波粒二象性應(yīng)注意以下五個(gè)方面一、理解光的波粒二象性應(yīng)注意以下五個(gè)方面1.1.光的波粒二象性光的波粒二象性, ,既不能理解為宏觀概念中的粒子既不能理解為宏觀概念中的粒子, ,也不能理也不能理解為宏觀概念中的波解為宏觀概念中的波. .2.2.光的粒子性并不否定光的波動(dòng)性光的粒子性并不否定光的波動(dòng)性, ,只有從波粒二象性的角度只有從波粒二象性的角度出發(fā)才能統(tǒng)一說明光的各種行為出發(fā)才能統(tǒng)一說明光的各種行為. .3.3.光的波粒二象性在不同情況下的表現(xiàn)不同光的波粒二象性在不同情況下的表現(xiàn)不同, ,大量光子往往顯大量光子往往顯示波動(dòng)性示波動(dòng)性, ,少量光子往往顯示粒子性，隨

2、著頻率的增大少量光子往往顯示粒子性，隨著頻率的增大, ,波動(dòng)性波動(dòng)性越來越不顯著越來越不顯著, ,而粒子性越來越顯著而粒子性越來越顯著. .4.4.光波是概率波光波是概率波, ,即光子在某處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配即光子在某處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配. .5.5.任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子, ,大到行星、太陽大到行星、太陽都有一種波和它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)都有一種波和它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)=h/p=h/p，人們把這種波叫做物質(zhì)波，人們把這種波叫做物質(zhì)波. .物質(zhì)波和光波一樣，也屬于概率波，粒子在空間分布的概率也物質(zhì)波和光波一樣，也屬于概率波，粒子在空間分布的概率也受波

3、動(dòng)規(guī)律支配受波動(dòng)規(guī)律支配. .二、物質(zhì)波二、物質(zhì)波1.1.物質(zhì)波的提出物質(zhì)波的提出(1)1924(1)1924年，法國巴黎大學(xué)的德布羅意，在論文中把光的波粒年，法國巴黎大學(xué)的德布羅意，在論文中把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，用類比的方法，從理論上預(yù)言了物質(zhì)二象性推廣到實(shí)物粒子，用類比的方法，從理論上預(yù)言了物質(zhì)波的存在波的存在. .(2)(2)德布羅意認(rèn)為：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)德布羅意認(rèn)為：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系系. .并且指出其能量、動(dòng)量跟它對(duì)應(yīng)的頻率并且指出其能量、動(dòng)量跟它對(duì)應(yīng)的頻率、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)的關(guān)系的關(guān)系. .,. 2.2.物質(zhì)波的意義物質(zhì)波的意義波粒二象性

4、是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動(dòng)波粒二象性是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動(dòng)性，宏觀的物體也存在波動(dòng)性，但波長(zhǎng)太小，無法觀測(cè)性，宏觀的物體也存在波動(dòng)性，但波長(zhǎng)太小，無法觀測(cè). .3.3.對(duì)物質(zhì)波的理解對(duì)物質(zhì)波的理解(1)(1)任何物體任何物體, ,小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動(dòng)性，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動(dòng)性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動(dòng)性，是因?yàn)楹暧^物體對(duì)應(yīng)的我們之所以觀察不到宏觀物體的波動(dòng)性，是因?yàn)楹暧^物體對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)太小波長(zhǎng)太小. .(2)(2)德布羅意波是一種概率波德布羅意波是一種概率波, ,粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)粒子在空間各處出

5、現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配規(guī)律支配, ,不要以宏觀觀點(diǎn)中的波來理解德布羅意波不要以宏觀觀點(diǎn)中的波來理解德布羅意波. .(3)(3)德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣, ,使之包括了所使之包括了所有的物質(zhì)粒子有的物質(zhì)粒子, ,即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性, ,又都具有波動(dòng)性又都具有波動(dòng)性, ,與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波, ,與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是物質(zhì)波與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是物質(zhì)波. .三、概率波三、概率波1.1.光波是概率波，光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律光波是概率波，光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律. .2.2.大量光子產(chǎn)生的效

6、果顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性示出粒子性. .3.3.概率波的實(shí)質(zhì)是指粒子在空間的分布規(guī)律是受波動(dòng)規(guī)律支配概率波的實(shí)質(zhì)是指粒子在空間的分布規(guī)律是受波動(dòng)規(guī)律支配的的. .4.4.對(duì)于電子和其他微粒，由于同樣具有波粒二象性對(duì)于電子和其他微粒，由于同樣具有波粒二象性. .所以，它所以，它們的物質(zhì)波也是概率波們的物質(zhì)波也是概率波. .波波粒粒二二象象性性 黑體與黑體輻射黑體與黑體輻射 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律_假說假說光的波粒光的波粒二象性二象性 粒子的波動(dòng)性粒子的波動(dòng)性 能量子能量子光的波粒光的波粒二象性二象性 光光的的

7、粒粒子子性性 光電光電效應(yīng)效應(yīng) 現(xiàn)象：光現(xiàn)象現(xiàn)象：光現(xiàn)象 _本質(zhì)：電子本質(zhì)：電子 _規(guī)律規(guī)律 存在存在_頻率頻率存在存在_電壓電壓存在存在_電流電流效應(yīng)具有效應(yīng)具有_性性方程：方程：_光子說：光子的能量光子說：光子的能量_康普頓效應(yīng)：光子既具有能量康普頓效應(yīng)：光子既具有能量又具有動(dòng)量，光子的動(dòng)量又具有動(dòng)量，光子的動(dòng)量_光的波動(dòng)性光的波動(dòng)性物質(zhì)波：波長(zhǎng)物質(zhì)波：波長(zhǎng)_不確定性關(guān)系：不確定性關(guān)系：_粒子的波動(dòng)性粒子的波動(dòng)性 _電現(xiàn)象電現(xiàn)象光電子光電子吸收吸收光子光子截止截止遏止遏止飽和飽和瞬時(shí)瞬時(shí)E Ek k=h-W=h-W0 0=h=hhp =xpxph4概率波概率波hp一、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效

8、應(yīng)方程一、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個(gè)方面：一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個(gè)方面：一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，二是運(yùn)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行計(jì)算的判斷，二是運(yùn)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行計(jì)算. .求解光電效應(yīng)問題求解光電效應(yīng)問題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系. .1.1.兩個(gè)決定關(guān)系兩個(gè)決定關(guān)系照射光照射光 2.“2.“光電子的動(dòng)能光電子的動(dòng)能”可以是介于可以是介于0 0E Ek k的任意值，只有從金屬的任意值，只有從金屬表面逸出的光電子才具有最

9、大初動(dòng)能，且隨入射光頻率的增大表面逸出的光電子才具有最大初動(dòng)能，且隨入射光頻率的增大而增大而增大. .強(qiáng)度強(qiáng)度決定光電流的強(qiáng)弱決定光電流的強(qiáng)弱每秒鐘發(fā)射的光電子數(shù)每秒鐘發(fā)射的光電子數(shù)頻率頻率每個(gè)光子的能量每個(gè)光子的能量hh 光電子的最大初光電子的最大初 動(dòng)能動(dòng)能 m me ev v2 2123.3.光電效應(yīng)是由單個(gè)光子和單個(gè)電子之間的相互作用產(chǎn)生的，光電效應(yīng)是由單個(gè)光子和單個(gè)電子之間的相互作用產(chǎn)生的，金屬中的某個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，只有當(dāng)電子吸收金屬中的某個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，只有當(dāng)電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)的能量足夠克服原子核的引力而逸出時(shí)，

10、才能產(chǎn)生光電效應(yīng). .4.4.入射光強(qiáng)度指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的入射光強(qiáng)度指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率光子的總能量，在入射光頻率不變時(shí)，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間不變時(shí)，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)，但若入射光頻率不同，內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)，但若入射光頻率不同，即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同( (形成的形成的光電流也不相同光電流也不相同).).

11、【典例【典例1 1】(2012(2012泰州高二檢測(cè)泰州高二檢測(cè)) )利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，用頻率為驗(yàn)如圖所示，用頻率為1 1的可見光照射陰極的可見光照射陰極K K，電流表中有電，電流表中有電流通過，則流通過，則( )( )A.A.用紫外線照射，電流表中不一定有用紫外線照射，電流表中不一定有電流通過電流通過B.B.用紅外線照射，電流表中一定無電用紅外線照射，電流表中一定無電流通過流通過C.C.用頻率為用頻率為1 1的可見光照射的可見光照射K K，當(dāng)滑，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A A端時(shí)，電流表中一定無電流通過端時(shí)，電流表中一定無電流

12、通過D.D.用頻率為用頻率為1 1的可見光照射的可見光照射K K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B B端滑動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)可能不變端滑動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)可能不變【規(guī)范解答【規(guī)范解答】選選D.D.因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射時(shí)，電流表中一定有電流通過，外線照射時(shí)，電流表中一定有電流通過，A A錯(cuò)誤；因不知陰極錯(cuò)誤；因不知陰極K K的的截止頻率，所以用紅外線照射時(shí)有可能發(fā)生光電效應(yīng)，截止頻率，所以用紅外線照射時(shí)有可能發(fā)生光電效應(yīng)，B B錯(cuò)誤；用錯(cuò)誤；用頻率為頻率為1 1的可見光照射的可見光照射K K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑

13、動(dòng)觸頭移到，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A A端時(shí)，端時(shí)，U UMKMK=0=0，光電效應(yīng)仍發(fā)生，電流表中一定有電流通過，光電效應(yīng)仍發(fā)生，電流表中一定有電流通過，C C錯(cuò)誤；當(dāng)錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B B端滑動(dòng)時(shí)，端滑動(dòng)時(shí)，U UMKMK增大，陽極增大，陽極M M吸收光電子吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽極的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽極M M時(shí)，電流時(shí)，電流達(dá)到最大，即飽和電流，若在滑動(dòng)前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，達(dá)到最大，即飽和電流，若在滑動(dòng)前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么再增大那么再增大U UMKMK，光電流也不會(huì)增大，所以

14、，光電流也不會(huì)增大，所以D D正確正確. .【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】如圖所示的光電管的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的如圖所示的光電管的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A A單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的率的B B單色光照射時(shí)，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么單色光照射時(shí)，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么( )( )A.AA.A光的頻率大于光的頻率大于B B光的頻率光的頻率B.BB.B光的頻率大于光的頻率大于A A光的頻率光的頻率C.C.用用A A光照射光電管時(shí)，流過電流表光照射光電管時(shí)，流過電流表G G的電流方向是的電流方向是a a到到b bD

15、.D.用用A A光照射光電管時(shí)，流過電流表光照射光電管時(shí)，流過電流表G G的電流方向是的電流方向是b b到到a a【解析【解析】選選A A、C.C.當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)才能當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)發(fā)生光電效應(yīng).A.A光能使指針偏轉(zhuǎn)，光能使指針偏轉(zhuǎn)，B B光不能，即光不能，即A A光發(fā)生光電效光發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)，B B不能發(fā)生不能發(fā)生. .可見可見A A光的頻率大于金屬的極限頻率，而光的頻率大于金屬的極限頻率，而B B光的光的頻率小于金屬的極限頻率，故選項(xiàng)頻率小于金屬的極限頻率，故選項(xiàng)A A正確正確. .光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子在光電管內(nèi)從右向

16、左定向移動(dòng)在光電管內(nèi)從右向左定向移動(dòng). .所以，電流方向從所以，電流方向從a a經(jīng)電流表經(jīng)電流表G G流向流向b b，故選項(xiàng)，故選項(xiàng)C C正確正確. .二、光的波粒二象性的進(jìn)一步理解二、光的波粒二象性的進(jìn)一步理解1.1.現(xiàn)在提到的波動(dòng)性和粒子性與現(xiàn)在提到的波動(dòng)性和粒子性與1717世紀(jì)提出的波動(dòng)說和粒子說世紀(jì)提出的波動(dòng)說和粒子說不同不同. .當(dāng)時(shí)的兩種學(xué)說是相互對(duì)立的，都企圖用一種觀點(diǎn)去說當(dāng)時(shí)的兩種學(xué)說是相互對(duì)立的，都企圖用一種觀點(diǎn)去說明光的各種明光的各種“行為行為”，這是由于傳統(tǒng)觀念的影響，這些傳統(tǒng)觀，這是由于傳統(tǒng)觀念的影響，這些傳統(tǒng)觀念是人們觀察周圍的宏觀物體形成的念是人們觀察周圍的宏觀物體

17、形成的. .波動(dòng)性和粒子性在宏觀波動(dòng)性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是相互對(duì)立的、矛盾的，但對(duì)于光子這樣的微觀粒子卻現(xiàn)象中是相互對(duì)立的、矛盾的，但對(duì)于光子這樣的微觀粒子卻只有從波粒二象性的角度出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種只有從波粒二象性的角度出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種“行行為為”. .2.2.光子說并不否認(rèn)光的電磁說，按光子說，光子的能量光子說并不否認(rèn)光的電磁說，按光子說，光子的能量=h=h, ,其中其中表示光的頻率，即表示了波的特征，而且從光子說或電表示光的頻率，即表示了波的特征，而且從光子說或電磁說推導(dǎo)電子的動(dòng)量都得到一致的結(jié)論磁說推導(dǎo)電子的動(dòng)量都得到一致的結(jié)論. .可見，光的確具有波可見，光的確具有

18、波動(dòng)性，也具有粒子性動(dòng)性，也具有粒子性. .【典例【典例2 2】(2012(2012汕頭高二檢測(cè)汕頭高二檢測(cè)) )關(guān)于光的波粒二象性的說法關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是中，正確的是( )( )A.A.一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B.B.光子與電子是同樣的一種粒子，光波與機(jī)械波是同樣的一種光子與電子是同樣的一種粒子，光波與機(jī)械波是同樣的一種波波C.C.頻率高的光具有粒子性，頻率低的光具有波動(dòng)性頻率高的光具有粒子性，頻率低的光具有波動(dòng)性D.D.光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說并未否定電磁說

19、，在光子能量在光子能量hh中，頻率中，頻率仍表示的是波的特性仍表示的是波的特性【規(guī)范解答【規(guī)范解答】選選D.D.光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性，粒二象性，A A錯(cuò)誤；當(dāng)光和物質(zhì)作用時(shí)，是錯(cuò)誤；當(dāng)光和物質(zhì)作用時(shí)，是“一份一份一份一份”的，的，表現(xiàn)出粒子性，光的干涉、衍射又說明光是一種波，光既不同表現(xiàn)出粒子性，光的干涉、衍射又說明光是一種波，光既不同于宏觀的粒子，也不同于宏觀的波，無論頻率高低，光都具有于宏觀的粒子，也不同于宏觀的波，無論頻率高低，光都具有波粒二象性，波粒二象性，B B、C C錯(cuò)誤；光具有波粒二象性，光的波動(dòng)性與粒錯(cuò)誤；光具有波

20、粒二象性，光的波動(dòng)性與粒子性不是獨(dú)立的，由公式子性不是獨(dú)立的，由公式hh可以看出二者是有聯(lián)系的可以看出二者是有聯(lián)系的. .光光的粒子性并沒有否定光的波動(dòng)性，的粒子性并沒有否定光的波動(dòng)性，D D正確正確. .【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是( )( )A.A.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，每個(gè)光子都具有波粒二象性光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，每個(gè)光子都具有波粒二象性B.B.光的頻率越高，光子的能量越大光的頻率越高，光子的能量越大C.C.在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會(huì)到達(dá)的地方在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會(huì)到達(dá)的地方D.D.在光的干涉中，亮條紋的地方是光子到達(dá)概率最大的地方在光的干涉中，亮條紋的地方是光子到達(dá)概率最大的地方【解析【解析】選選B B、D.D.一個(gè)光子談不上波動(dòng)性，一個(gè)光子談不上波動(dòng)性，A A錯(cuò)誤；暗條紋是光子錯(cuò)誤；暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，到達(dá)概率小的地方，C C錯(cuò)誤；光的頻率越高，光子的能量錯(cuò)誤；光的頻率越高，光子的能量E Ehh越越大，在光的干涉現(xiàn)象中，光子到達(dá)的概率大小決定光屏上出現(xiàn)明、大，在光的干涉現(xiàn)象中，光子到達(dá)的概率大小決定光屏上出現(xiàn)明、暗條紋暗條紋. .故故B B、D D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確