波粒二象性知識點(diǎn)總結(jié)

1、波粒二象性知識點(diǎn)總結(jié)一：黑體與黑體輻射1熱輻射(1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射。(2)特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。2黑體(1)定義：在熱輻射的同時(shí)，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來的電磁波。如果一些物體能夠完全吸收投射到其表面的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。(2)黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)。注意：一般物體的熱輻射除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。二：黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；另方面，

2、輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)。三：能量子1能量子：帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能是輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的最小能量值E叫做能量子。2大?。篍=h。其中是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量，h=6626x1034Js(般h=6.63x1034Js)。 四：拓展：1、對熱輻射的理解（1）在任何溫度下，任何物體都會(huì)發(fā)射電磁波，并且其輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同，這是熱輻射的一種特性。在室溫下，大多數(shù)物體輻射不可見的紅外光；但當(dāng)物體被加熱到5000C左右時(shí)，開始發(fā)出暗紅色的可見光。隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來，而且波長較短的輻射越來越多，大約在1 5

3、000C時(shí)變成明亮的白熾光。這說明同一物體在一定溫度下所輻射的能量在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的，而且溫度越高光譜中與能量最大的輻射相對應(yīng)的頻率也越高。（2）在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜成分有顯著的不同。例如，將鋼加熱到約800時(shí)，就可觀察到明亮的紅色光，但在同一溫度下，熔化的水晶卻不輻射可見光。（3）熱輻射不需要高溫，任何溫度下物體都會(huì)發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。2、2.什么樣的物體可以看做黑體（1）黑體是一個(gè)理想化的物理模型。(2）如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開個(gè)很小的孔，那么射人小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出。這個(gè)空腔近似

4、看成一個(gè)絕對黑體。注意：黑體看上去不一定是黑色的，有些可看做黑體的物體由于自身有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮。如煉鋼爐口上的小孔。3、普朗克能量量子化假說（1）如圖所示，假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符”，圖中小圓點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)值，曲線是根據(jù)普朗克公式作出的。（2）能量子假說的意義普朗克的能量子假說，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識，對現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征，架起了電磁波的波動(dòng)性與粒子性的橋梁。注意：物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)。二、

5、光電效應(yīng)現(xiàn)象1、光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：物體在光（包括不可見光）的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。2、光電效應(yīng)的研究結(jié)論： 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這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大。注意：從金屬出來的電子速度會(huì)有差異，這里說的是從金屬表面直-9接飛出來的光電子。入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10s；當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。3、 光電效應(yīng)的應(yīng)用：光電管：光電管的陰極表面敷有堿金屬，對電子的束縛能力比較弱，在

6、光的照射下容易發(fā)射電子，陰極發(fā)出的電子被陽極收集，在回路中形成電流，稱為光電流。注意：光電管兩極加上正向電壓，可以增強(qiáng)光電流。光電流的大小跟入射光的強(qiáng)度和正向電壓有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)。入射光的強(qiáng)度越大，光電流越大。遏止電壓U0?；芈分械?2?eU0，光電流將會(huì)減小到零，光電流隨著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反向電壓U0滿足：mvmax2所以遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)。4、波動(dòng)理論無法解釋的現(xiàn)象：不論入射光的頻率多少，只要光強(qiáng)足夠大，總可以使電子獲得足夠多的能量，從而產(chǎn)生光電效應(yīng)，實(shí)際上如果光的頻率小于金屬的極限頻率，無論光強(qiáng)多大，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光強(qiáng)越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大

7、初始動(dòng)能應(yīng)該由入射光的強(qiáng)度來決定，實(shí)際上光電子的最大初始動(dòng)能與光強(qiáng)無關(guān)，與頻率有關(guān)。 光強(qiáng)大時(shí)，電子能量積累的時(shí)間就短，光強(qiáng)小時(shí)，能量積累的時(shí)間就長，實(shí)際上無論光入射的強(qiáng)度怎樣微弱，幾乎在開始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子.三、光子說1、普朗克常量普郎克在研究電磁波輻射時(shí)，提出能量量子假說：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是不連續(xù)的，只能是hv的整數(shù)倍，hv稱為一個(gè)能量量子。即能量是一份一份的。其中v輻射頻率，h是一個(gè)常量，稱為普朗克常量。2、光子說在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量跟光的頻率成正比。?hv，其中：h是普朗克常量，v是光的頻率。四、光電效

8、應(yīng)方程1、逸出功W0: 電子脫離金屬離子束縛，逸出金屬表面克服離子引力做的功。2、光電效應(yīng)方程：如果入射光子的能量hv大于逸出功W0，那么有些光電子在脫離金屬表面后還有剩余的動(dòng)能根據(jù)能量守恒定律，入射光子的能量hv等于出射光子的最大初動(dòng)能與逸出功之和，即 1212?W0 其中mvmax是指出射光子的最大初動(dòng)能。 hv?mvmax223、 光電效應(yīng)的解釋：極限頻率：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸收一個(gè)光子的能量，只有入射光子的能量hv大W于或者等于逸出功W0 即：v?0時(shí)，電子才有可能逸出，這就是光電效應(yīng)存在極限頻率的原因。 h1212?W0和mvmax?eU0有：hv?eU0?W0，所以遏制電壓

9、只與入射遏制電壓：由hv?mvmax22光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，這就是光電效應(yīng)存在遏制電壓的原因。五、康普頓效應(yīng)（表明光子具有動(dòng)量）1、康普頓效應(yīng)：用X射線照射物體時(shí)，一部分散射出來的X射線的波長會(huì)變長，這個(gè)現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn)之一。2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛因斯坦光子假說的正確性，揭示了光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量。光子的動(dòng)量為p?h?3、現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動(dòng)量也守恒。碰撞前，電子可近似視為靜止的，碰撞后，電子獲得一定的能量和動(dòng)量， X光子的能量和動(dòng)量減小，所以X射線光子的波長變長。六、光的波粒二象性 物質(zhì)波 概率波

10、不確定關(guān)系1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以無可辯駁的事實(shí)表明光是一種波；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)又用無可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子，由于光既有波動(dòng)性，又有粒子性，只能認(rèn)為光具有波粒二象性。但不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子。少量的光子表現(xiàn)出粒子性，大量光子運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為波動(dòng)性；光在傳播時(shí)顯示波動(dòng)性，與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往顯示粒子性；頻率小波長大的波動(dòng)性顯著，頻率大波長小的粒子性顯著。2、光子的能量E=h，光子的動(dòng)量p=h/表示式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長。由以上兩式和波速公式c=還可以

11、得出：E = p c。3、物質(zhì)波(德布羅意波)：1924年德布羅意（法）提出，實(shí)物粒子和光子一樣具有波動(dòng)性，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng) 4、概率波：從光子的概念上看，光波是一種概率波。光子落在明條紋的概率高，落在暗條紋的概率低。干涉條紋是光子落在感光片上各點(diǎn)的概率分布的反映。注意：亮紋是光子落的概率大，暗紋是概率小，不是光子照不到。5、電子云：原子核外電子的概率分布圖。概率大的地方小圓點(diǎn)密一些，概率小的地方小圓點(diǎn)疏一些。討論微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，軌道的概念毫無意義。6、不確定關(guān)系：微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)完全精確地確定。如果用?x表示微觀粒子位h置的不確定性，用?p表示微觀粒子在x方向上動(dòng)量的不確定性，則有?

12、x?p?。原因是因?yàn)??微觀粒子具有波動(dòng)性。(1)由不確定性關(guān)系可知，坐標(biāo)和動(dòng)量，其中一個(gè)測量得越準(zhǔn)確，另外一個(gè)的不確定性就越大。(2)微觀粒子的波粒二象性和不確定性關(guān)系本質(zhì)是一樣的，導(dǎo)致共同的結(jié)果：微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不能通過確定的軌道來描述，只能通過概率波做統(tǒng)計(jì)性的描述。(3)不確定性關(guān)系對宏觀物體沒有意義。頻率高波長短，粒子性明顯 頻率低波長長，波動(dòng)性明顯傳播時(shí)，波動(dòng)性明顯 光的產(chǎn)生，與其他物質(zhì)作用，粒子性明顯個(gè)別時(shí)，粒子性明顯 大量時(shí)，波動(dòng)性明顯例題講解例1：用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象, 當(dāng)用光子能量為2.5eV的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2mA。移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c

13、，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。則：( )A光電管陰極的逸出功為1.8eV；B電鍵k斷開后, 有電流流過電流表G；C光電子的最大初動(dòng)能為0.7eV；D改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較?。焕?：關(guān)于不確定關(guān)系，下列說法中正確的是：A不確定關(guān)系表明：想要同時(shí)準(zhǔn)確測量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，這是不可能的；B不確定關(guān)系表明：想要同時(shí)準(zhǔn)確測量一顆子彈的位置和動(dòng)量，這是不可能的；C由于不確定關(guān)系，所以測量粒子的位置已經(jīng)沒有意義了；D如果將來實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)步了，同時(shí)準(zhǔn)確測量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量是有可能的；77例3：已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長為0510m，現(xiàn)用波長為

14、410m的光照射用鈉作陰極的光電管求：(1)鈉的逸出功W0；(2)為使光電管中的光電流為零，在光電管上所加反向電壓至少多大？針對練習(xí)1下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是( )A有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子C光的波長越長，其波動(dòng)性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著D大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性2在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在觀察屏的某處是亮紋，則對光子到達(dá)觀察屏的位置，下列說法正確的是( )A到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大B到達(dá)暗條紋處的概率比到達(dá)亮條紋處的概率大C該光子可能到達(dá)觀察屏的任意位置D以上說法均不正確3對光的認(rèn)識，以下說法正確的是( )A個(gè)別光子的行

15、為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性B光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的C光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)， 就不具有波動(dòng)性了D光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯4如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，其原因可能是( )A入射光太弱 B入射光波長太長C光照時(shí)間太短 D電源正負(fù)極接反5頻率為的光照射某種金屬材料，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek，若以頻率為2的光照射13用波長為?1的單色光照射某光電管陰極時(shí)，測得光電子的最大動(dòng)能為EK1；用波長為?1的單色

16、光照射時(shí)，測得光電子的最大動(dòng)能為EK2。若EK1?EK2，則?1 ?2。（填?或?）14入射的X射線光子的能量為0.60 MeV，被自由電子散射后波長變化了20%，則反沖電子的動(dòng)能為 MeV。15二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長波輻射，這種長波輻射的波長范圍是1.41031.6103m，相應(yīng)的頻率范圍是_，相應(yīng)的光子能量的范圍是_，“溫室效應(yīng)”使空氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高， 從微觀上看就是空氣中分子的_(已知普朗克恒量h6.61034Js，真空中的光速c3.0108m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)16鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在用波長200nm的光照射鋁的表面(1)光電子的最大初動(dòng)能是_；(2)

17、遏止電壓是_；(3)鋁的極限頻率是_17如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一紫光燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將_(填“增大”、“減小”或“不變”)(2)使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針_(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)18如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，從F上漂出的熱電子可認(rèn)為初速度為零，所加加速電壓U104V，電子質(zhì)量為m0.911030kg.電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金膜上，發(fā)生衍射，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋試計(jì)算電子的德布羅意波長第 6 頁。19具有波長0.71A的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知rB1.88104mT，試求：