人教版選修35 第十七章 章末總結(jié) 課件（33張）.pptx

第十七章 章末總結(jié) 內(nèi)容索引 知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 題型探究 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 波粒二象性 能量的量子化 黑體與黑體輻射 電磁輻射不 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 各種波長(zhǎng)的輻射只與有關(guān) 能量子 定義 每一份輻射的能量是一個(gè) 大小 h 6 63 10 34j s 光的粒子性 光電效應(yīng) 概念 光照使金屬發(fā)射的現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)規(guī)律 任何金屬都存在 最大初動(dòng)能與光頻率是關(guān)系 光電子數(shù)目正比于光強(qiáng) 存在 瞬時(shí)性 連續(xù) 溫度 能量子 h 電子 截止頻率 一次函數(shù) 飽和電流 波粒二象性 光的粒子性 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 ek 光子 光輻射不連續(xù) 每一份光叫做一個(gè) 康普頓效應(yīng) x射線對(duì)石墨晶體的散射 說明光具有 光子說 光子的能量 光子的動(dòng)量 p 光具有波粒二象性 少量光子易表現(xiàn)出性 大量光子易表現(xiàn)出性高頻光子性顯著 低頻光子性顯著光傳播時(shí)表現(xiàn)出性 與微粒作用時(shí)表現(xiàn)出性 h w0 動(dòng)量 光子 h 粒子 波動(dòng) 粒子 波動(dòng) 波動(dòng) 粒子 波粒二象性 粒子的波動(dòng)性 提出粒子具有波動(dòng)性 物質(zhì)波或概率波 電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了粒子的 概率波波長(zhǎng) 粒子具有性 不確定性關(guān)系 x p 德布羅意 波動(dòng)性 波粒二象 題型探究 一 量子論 光子說 光子能量的計(jì)算1 量子論德國(guó)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 是一份一份的 每一份電磁波的能量 h 2 光子說愛因斯坦提出 空間傳播的光也是不連續(xù)的 也是一份一份的 每一份稱為一個(gè)光子 光子具有的能量與光的頻率成正比 即 h 其中h為普朗克常量 h 6 63 10 34j s 3 光的頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系 c 例1激光器是一個(gè)特殊的光源 它發(fā)出的光便是激光 紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光 每道閃光稱為一個(gè)光脈沖 現(xiàn)有一紅寶石激光器 發(fā)射功率為1 0 1010w 所發(fā)射的每個(gè)光脈沖持續(xù)的時(shí)間 t為1 0 10 11s 波長(zhǎng)為793 4nm 問每列光脈沖的長(zhǎng)度l是多少 其中含有的光子數(shù)n是多少 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 108m s 解析 答案3 10 3m4 1017個(gè) 答案 解析光脈沖的長(zhǎng)度是光在一個(gè)脈沖時(shí)間內(nèi)傳播的距離 設(shè)為l 則l c t 3 108 1 0 10 11m 3 10 3m 根據(jù)w p t可知每列光脈沖能量w p t 1 0 1010 1 0 10 11j 0 1j 二 光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程1 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 1 任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率 入射光的頻率必須大于等于這個(gè)極限頻率 才能發(fā)生光電效應(yīng) 低于極限頻率時(shí) 無(wú)論光照強(qiáng)度多強(qiáng) 都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) 2 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) 只隨入射光頻率的增大而增大 3 入射光照射到金屬上時(shí) 光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的 一般不超過10 9s 4 當(dāng)入射光的頻率高于極限頻率時(shí) 單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比 2 愛因斯坦光電效應(yīng)方程ek h w0w0表示金屬的逸出功 c表示金屬的極限頻率 則w0 h c 例2如圖1甲所示為研究光電效應(yīng)的電路圖 圖1 1 對(duì)于某金屬用紫外線照射時(shí) 電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 將滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)的過程中 電流表的示數(shù)不可能 選填 減小 增大 如果改用頻率略低的紫光照射 電流表 選填 一定 可能 或 一定沒 有示數(shù) 解析 答案 減小 可能 解析ak間所加的電壓為正向電壓 光電子在光電管中加速 滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)的過程中 若光電流達(dá)到飽和 則電流表示數(shù)不變 若光電流沒達(dá)到飽和電流 則電流表示數(shù)增大 所以滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)的過程中 電流表的示數(shù)不可能減小 紫光照射不一定能發(fā)生光電效應(yīng) 所以電流表可能有示數(shù) 2 當(dāng)用光子能量為5ev的光照射到光電管上時(shí) 測(cè)得電流表上的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示 則光電子的最大初動(dòng)能為 j 金屬的逸出功為 j 解析 答案 3 2 10 19 4 8 10 19 解析由題圖乙可知 當(dāng)該裝置所加的電壓為反向電壓 當(dāng)電壓為 2v時(shí) 電流表示數(shù)為0 得光電子的最大初動(dòng)能為2ev 根據(jù)光電效應(yīng)方程ekm h w0得w0 3ev 4 8 10 19j 針對(duì)訓(xùn)練關(guān)于光電效應(yīng) 以下說法正確的是a 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比b 光電子的最大初動(dòng)能越大 形成的光電流越強(qiáng)c 能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 取決于入射光光子的能量是否大于金屬的逸出功d 用頻率是 1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng) 改用頻率是 2的黃光照射該金屬一定不發(fā)生光電效應(yīng) 解析 答案 解析由光電效應(yīng)方程知 光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大 但不是成正比關(guān)系 a錯(cuò) 光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比 與光電子的最大初動(dòng)能無(wú)關(guān) b錯(cuò) 用頻率是 1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng) 改用頻率是 2的黃光照射該金屬不一定不發(fā)生光電效應(yīng) 能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光光子的能量要大于金屬的逸出功 d錯(cuò) c對(duì) 三 用圖象表示光電效應(yīng)的規(guī)律1 ek 圖象根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ek h w0 光電子的最大初動(dòng)能ek是入射光頻率 的一次函數(shù) 圖象如圖2所示 其橫軸截距為金屬的極限頻率 c 縱軸截距是金屬的逸出功的負(fù)值 斜率為普朗克常量h 2 i u圖象光電流強(qiáng)度i隨光電管兩極間電壓u的變化圖象如圖3所示 圖中im為飽和光電流 uc為遏止電壓 利用12mevm2 euc可得光電子的最大初動(dòng)能 圖2 圖3 3 uc 圖象遏止電壓與入射光頻率 的關(guān)系圖象如圖4所示 圖中的橫軸截距 c為截止頻率 而遏止電壓uc隨入射光頻率的增大而增大 圖4 例3用不同頻率的光分別照射鎢和鋅 產(chǎn)生光電效應(yīng) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)可畫出光電子的最大初動(dòng)能ek隨入射光頻率 變化的ek 圖線 已知鎢的逸出功是2 84ev 鋅的逸出功為3 34ev 若將二者的圖線畫在同一個(gè)ek 坐標(biāo)系中 則正確的圖是 解析 答案 解析根據(jù)光電效應(yīng)方程ek h w0可知 ek 圖象的斜率為普朗克常量h 因此圖中兩線應(yīng)平行 故c d錯(cuò)誤 圖線與橫軸的交點(diǎn)表示恰能發(fā)生光電效應(yīng) 光電子動(dòng)能為零 時(shí)的入射光頻率即極限頻率 由光電效應(yīng)方程可知 逸出功越大的金屬對(duì)應(yīng)的入射光的極限頻率越高 所以能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率較高 所以a正確 b錯(cuò)誤 四 波粒二象性的理解1 光的波粒二象性 1 光的干涉 衍射 偏振說明光具有波動(dòng)性 光電效應(yīng)現(xiàn)象 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(duì)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 大量光子產(chǎn)生的效果顯示出光的波動(dòng)性 少數(shù)光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性 且隨著光的頻率的增大 波動(dòng)性越來越不顯著 而粒子性卻越來越顯著 2 實(shí)物粒子 如 電子 質(zhì)子等 都有一種波與之對(duì)應(yīng) 物質(zhì)波的波長(zhǎng) hp 頻率 h 3 物質(zhì)波與光波一樣都屬于概率波 概率波的實(shí)質(zhì) 是指粒子在空間分布的概率是受波動(dòng)規(guī)律支配的 例4 多選 關(guān)于光的波粒二象性 正確的說法是a 光的頻率越高 光子的能量越大 粒子性越顯著b 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng) 光的能量越小 波動(dòng)性越顯著c 頻率高的光子不具有波動(dòng)性 波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性d 個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動(dòng)性 解析光具有波粒二象性 但在不同情況下表現(xiàn)不同 頻率越高 波長(zhǎng)越短 粒子性越明顯 反之波動(dòng)性越明顯 個(gè)別光子易顯示粒子性 大量光子易顯示波動(dòng)性 故選項(xiàng)a b d正確 答案 解析 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 能引起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量為10 18j 已知可見光的平均波長(zhǎng)約為0 6 m 普朗克常量h 6 63 10 34j s 則進(jìn)入人眼的能量子數(shù)至少為a 1個(gè)b 3個(gè)c 30個(gè)d 300個(gè) 1 2 3 解析 答案 解析可見光的平均頻率 c 能量子的平均能量為 h 引起視覺效應(yīng)時(shí)e n 聯(lián)立可得n 3 b正確 4 5 2 多選 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 對(duì)于某種金屬a 無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng) 只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)b 無(wú)論光的頻率多低 只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)c 頻率超過極限頻率的入射光 光照強(qiáng)度越弱 所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小d 頻率超過極限頻率的入射光 頻率越高 所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大 1 2 3 答案 解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知a正確 b錯(cuò)誤 根據(jù)光電效應(yīng)方程ek h w0知 頻率 越高 光電子的最大初動(dòng)能就越大 c錯(cuò)誤 d正確 解析 4 5 3 多選 如圖5是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能ek與入射光頻率 的關(guān)系圖象 由圖象可知a 該金屬的逸出功等于eb 該金屬的逸出功等于h 0c 入射光的頻率為2 0時(shí) 產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為ed 入射光的頻率為 02時(shí) 產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為e2 1 2 3 解析 圖5 答案 4 5 解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程ek h w0知 當(dāng) 0時(shí) w0 ek 故w0 e a項(xiàng)對(duì) 而ek 0時(shí) h w0即w0 h 0 b項(xiàng)對(duì) 入射光的頻率為2 0時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能ekm 2h 0 h 0 h 0 e c項(xiàng)對(duì) 入射光的頻率為 02時(shí) 不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) d錯(cuò) 1 2 3 4 5 4 多選 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(dòng)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(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多b 肥皂液是無(wú)色的 吹出的肥皂泡卻是彩色的c 質(zhì)量為10 3kg 速度為10 2m s的小球 其德布羅意波長(zhǎng)約為10 28m 不過我們能清晰地觀測(cè)到小球運(yùn)動(dòng)的軌跡d 人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu) 因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距大致相同 1 2 3 解析 答案 4 5 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(shí) 會(huì)出現(xiàn)彩色條紋 光的干涉現(xiàn)象說明了光有波動(dòng)性 b正確 由于小球的波長(zhǎng)很小 波動(dòng)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