選修3-5第十七章導(dǎo)學(xué)案(教案版)

1、第十七章 波粒二象性17.1 能量量子化主編：宋雙全 編者：胡烈霞 宋雙全 班級 姓名 _使用時間 【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】1黑體與黑體輻射（1）熱輻射現(xiàn)象黑體模型固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射_電磁波_的現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征除與_溫度_有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。從能量轉(zhuǎn)化的角度來認(rèn)識，熱輻射是_熱能_轉(zhuǎn)化為_電磁能_的過程。（2）黑體概念：能全部_吸收_各種波長的電磁波而不發(fā)生_反射_的物體，稱為絕對黑體，簡稱黑體。不透明的材料制成帶小孔的的空腔，可近似看作黑體。如圖所示。2黑體輻射的實驗規(guī)律黑體熱輻射的強度與波長的關(guān)

2、系：隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都有_增加_，另一方面，輻射強度的極大值向_波長較短_的方向移動。0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K實驗結(jié)果3能量子(1)普朗克提出能量量子化假說：輻射黑體分子、原子的振動可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些_分立_的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有_任意_值。相應(yīng)的能量是某一最小能量（稱為能量子）的整數(shù)倍，即：， 1，2，3，. n，n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。頻率為的諧振子最小能量為_,這個最小能量值，就叫做能量子【隨堂訓(xùn)練】1下列敘述不正確的是

3、( C )A一切物體都在輻射電磁波B微觀粒子的能量是量化的C當(dāng)波長趨于零時，輻射可以無窮大D黑體輻射與材料種類和表面狀況無關(guān)2在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特征，就可以確定爐內(nèi)的溫度，如圖1715所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是( AD )圖1715AT1T2BT1T2C隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所降低D隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動解析：一般材料的物體輻射能多少取決于物體的溫度、輻射波的波長、時間的長短和發(fā)射的面積，而黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體，黑體輻射的強度按波長的分

4、布只與溫度有關(guān)實驗表明，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動從題圖中可看出，1T2，本題正確選項為A、D.3關(guān)于對熱輻射的認(rèn)識，下列說法中正確的是()A熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波B溫度越高，物體輻射的電磁波越強C輻射強度按波長的分布情況只與物體的溫度有關(guān)，與材料種類及表面狀況無關(guān)D常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色解析：一切物體都不停地向外輻射電磁波，且溫度越高，輻射的電磁波越強，A錯誤，B正確；選項C是黑體輻射的特性，C錯誤；常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色，D錯誤。答案：B4下列說法正確的是( AC )A一

5、切物體都在不停地進(jìn)行熱輻射B嚴(yán)冬季節(jié)里的物體不發(fā)生熱輻射C紅光的能量子比綠光小D黑體不向外輻射能量5下列關(guān)于黑體輻射的說法正確的是( CD )A隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有減少B隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動C黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波6 2006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化他們的出色工作被譽為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時代的起點下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法中正確的是()A微波是指波長在103m到10 m之間

6、的電磁波B微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C黑體的熱輻射實際上是電磁輻射D普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說解析：選ACD.由電磁波譜的劃分可知，A對微波的本質(zhì)是電磁波，可以在真空中傳播，無需介質(zhì)聲波的本質(zhì)是機械波，只能在介質(zhì)中傳播，B錯黑體輻射可以輻射各種波長的電磁波，本質(zhì)上是電磁輻射，C對根據(jù)普朗克的能量子假說推算出的黑體輻射規(guī)律和觀測到的事實符合得相當(dāng)好，D對波的相關(guān)知識點1.機械波（1）機械波的產(chǎn)生 = 1 * GB3 定義：機械振動在介質(zhì)中傳播過程，叫做機械波。 = 2 * GB3 產(chǎn)生條件：波源（機械振動）和傳播振動的介質(zhì)（相鄰質(zhì)點間存在相互作用力）。有機械波必有機械振

7、動，有機械振動不一定有機械波。但是，已經(jīng)形成的波跟波源無關(guān)，在波源停止振動時仍會繼續(xù)傳播，直到機械能耗盡后停止。 = 3 * GB3 分類：a.橫波：質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向垂直的波，如：繩上波、水面波等。b.縱波：質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波，如：彈簧上的疏密波、聲波等。 = 4 * GB3 特點：a.每一質(zhì)點都以它的平衡位置為中心做振動，后一質(zhì)點的振動總是落后于帶動它的前一質(zhì)點的振動。b.波傳播的是振動的形式，質(zhì)點并不隨波而遷移。c.波是傳播能量的一種方式。d.波可以傳遞信息，例如，語言利用聲波，廣播、電視利用無線電波，光纜利用光波。2.描述機械波的物理量 = 1 *

8、GB3 波長：在波的傳播方向上，兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點之間的距離叫做波長。說明：a.在橫波中，兩個相鄰的波峰（或波谷）間的距離等于波長；在縱波中，兩個相鄰的密部（或疏部）間的距離等于波長。b.波的傳播實質(zhì)上就是波形的平移，波形在一個周期里向前平移的距離等于波長。 = 2 * GB3 頻率f：波源的振動頻率，就是波的頻率。因為介質(zhì)各質(zhì)點做受迫振動，其振動是由波源的振動引起的，故各個質(zhì)點的振動頻率都等于波源的振動頻率，波的頻率不隨介質(zhì)的不同而變化，當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，波的頻率不變。 = 3 * GB3 波速：單位時間內(nèi)某一波的波峰（或波谷）向前移動的距離，

9、叫波速。波速由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，不同介質(zhì)中，波速不同。同類波在同一種均勻介質(zhì)，波速是一個定值，因，而波的頻率f就是波源振動頻率，跟介質(zhì)無關(guān)。說明：a.電磁波傳播不需要介質(zhì)。b.電磁波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)和電磁波的頻率決定。C.氣體、液體和固體都能傳播縱波，但液體和氣體不能傳播橫波。3.波的干涉和衍射一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射。特別是干涉、衍射，是波特有的性質(zhì)。（1）干涉 產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同。（2）衍射 產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。4.多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)是所有波動過程共有的特征。（1）定義：由于波源和觀察者之間

10、的相對運動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)。（2）現(xiàn)象：當(dāng)波源和觀察者有相對運動是，如果兩者相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；如果兩者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。（3）運用：根據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)可以測定車輛的速度；根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對地球的運行速度。5.光的波動性光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象是光具有波動性的實驗證明。（1）光的干涉，需要掌握以下幾點： = 1 * GB3 產(chǎn)生光的干涉條件：兩個振動情況總是相同的波源叫相干波源，只有相干波源發(fā)出的光互相疊加，才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的亮暗相間的條紋。托馬斯楊巧妙地用雙縫把一束光分解成兩束相干光，成功地完成了

11、光的干涉實驗。 = 2 * GB3 光的干涉圖樣a用白光進(jìn)行干涉實驗，屏中央是白光亮紋，兩側(cè)是彩色干涉條文；b用單色光進(jìn)行干涉實驗，屏上是等間距、明暗相間的條紋，條紋間距與色光的波長有關(guān)，波長越長間距越大，條紋越寬。 = 3 * GB3 明、暗條紋的解釋雙縫干涉實驗中，光屏上某點到相干光源、的路程之差為光程差，記為。若光程差是波長的整倍數(shù)，即（n=0，1，2，3）P點將出現(xiàn)亮條紋；若光程差是半波長的奇數(shù)倍（n=0，1，2，3）,P點將出現(xiàn)暗條紋。 = 4 * GB3 薄膜干涉:由薄膜的前、后表面反射的兩列光波疊加而成，劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間的條紋。(2)光的衍射:光在遇到障礙物時，偏離直線

12、傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫光的衍射。 = 1 * GB3 光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長小，或者跟波長差不多時，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 = 2 * GB3 衍射圖樣a.單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同。白光衍射時，中央仍為白光，最靠近中央的是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光。b.圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)。c.泊松亮斑：光照射到一個半徑很小的圓板后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一。6光的電磁說：麥克斯韋提出了光的電磁說，赫茲用實驗驗證了電磁說的正確性。（1）頻率由小到大排列的電磁波譜：無線電波、紅外線、可見光

13、、紫外線、倫琴射線、射線；（2）頻率不同的電磁波有不同的作用效果，如紅外線主要是熱作用，射線穿透本領(lǐng)最強；（3）波長越長的電磁波波動性顯著，如無線電波易于發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象；波長越短的電磁波粒子性突出，如紫外線易于使金屬發(fā)生光電效應(yīng)；（4）不同頻率的電磁波產(chǎn)生的機理不同；（5）光的波長、頻率和光速的關(guān)系式為：。在真空中,不同色光的光速相同；在介質(zhì)中，不同色光的光速不同。色光的顏色是由頻率決定的。同一種色光在不同介質(zhì)中傳播時，顏色和頻率均不變，而波速和波長卻因介質(zhì)不同而改變；17.2 光的粒子性主編：宋雙全 編者：胡烈霞 宋雙全 班級 姓名 _使用時間 【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】（1）光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照

14、射下物體發(fā)射出_電子_的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫_光電子_。（2）光電效應(yīng)規(guī)律：任何一種金屬都有一個_極限頻率_，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；若入射光的頻率_低于_這個頻率，不論入射光多么強，也不論光照射時間有多么長，都不能發(fā)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動能與入射光的強度_無關(guān)_，只隨著入射光_頻率_的增大而增大。入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過_秒。當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與_入射光的強度_成正比。（3）光子說主要內(nèi)容：在空間傳播的光是_不連續(xù)_的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量跟它的_頻率_成正比，即

15、，h是_普朗克恒量_，是光子的_頻率_。（4）光電效應(yīng)方程光子說對光電效應(yīng)現(xiàn)象的解釋：當(dāng)光子照射到金屬上時，它的能量可被金屬中的某個電子全部吸收，電子吸收光子的能量后，動能立刻增加，不需要積累能量的過程。如果電子的動能足夠大，能夠克服內(nèi)部原子核對它的引力，就可以離開金屬表面逃逸出來，成為_光電子_。最大初動能和逸出功：金屬表面的電子吸收光子后，克服金屬原子核的引力做功。直接從金屬表面逸出的電子所具有的動能稱為_最大初動能_，克服金屬原子核的引力所做的功的最小值叫_逸出功_。光電效應(yīng)方程：，式中W是逸出功，它和極限頻率的關(guān)系為W = 。顯然，該方程符合_能量守恒_定律；（4）光電管的工作原理，這

16、是_光電效應(yīng)_的實際運用。【隨堂訓(xùn)練】1光子有能量，也有動量，動量peq f(h,)，它也遵守有關(guān)動量的規(guī)律。如圖2所示，真空中，有“”字形裝置可繞通過橫桿中點的豎直軸OO在水平面內(nèi)靈活地轉(zhuǎn)動，其中左邊是圓形黑紙片(吸收光子)，右邊是和左邊大小、質(zhì)量相同的圓形白紙片(反射光子)。當(dāng)用平行白光 圖2垂直照射這兩個圓面時，裝置開始的轉(zhuǎn)動情況(俯視)正確的是 () A順時針方向轉(zhuǎn)動B逆時針方向轉(zhuǎn)動 C都有可能 D不會轉(zhuǎn)動解析：根據(jù)動量定理Ftmvtmv0，由光子的動量變化可知黑紙片和光子之間的作用力小于白紙片和光子之間的作用力，所以裝置開始時逆時針方向轉(zhuǎn)動，B選項正確。答案：B2如圖所示，一驗電器與

17、鋅板用導(dǎo)線相連，用紫外線光源照射鋅板時，驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，下列判斷正確的是()A此時鋅板帶正電B紫外線越強，驗電器的指針偏角越大C改用紅外線照射鋅板，驗電器的指針一定會偏轉(zhuǎn)D將一不帶電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角會減小解析：用紫外線照射鋅板，鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，即鋅板有電子逸出，鋅板帶正電，A正確；紫外線越強，即單位時間打在鋅板上的光子越多，逸出的電子越多，鋅板所帶的電荷量越多，驗電器的指針偏角越大，B正確；由于紅外線的頻率比紫外線的頻率小，因此不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，驗電器指針不一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C錯誤；將一不帶電的金屬小球與鋅板接觸，鋅板將部分電荷轉(zhuǎn)移給金屬小球，驗電器指針的偏角

18、將減小，D正確。答案：ABD3分別用波長為和eq f(2,3)的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為12。以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為()A.eq f(hc,2) B.eq f(3hc,2) C.eq f(3hc,4) D.eq f(4hc,5)解析：由光電效應(yīng)方程得Ek1heq f(c,)W0Ek2heq f(c,f(2,3)W0又Ek22Ek1聯(lián)立得W0eq f(hc,2)，故選A。答案：A4在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出()A甲光的頻率大于

19、乙光的頻率B乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能解析：由題圖可知，丙光的最大電流小于甲光和乙光，說明逸出的電子數(shù)目最少，即丙光的強度最小。由題圖說明丙光對應(yīng)的光電子的初動能最大，即丙光的頻率最高(波長最小)，B項正確，D項錯誤；甲光和乙光的頻率相同，A項錯誤。由于是同一光電管，所以乙光、丙光截止頻率是一樣的，C項錯誤。答案：B5對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是()A以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收B輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C吸收的能量可以是連續(xù)的D輻射和吸收的能量是量子化的

20、解析：選ABD.根據(jù)普朗克能量子假說，帶電粒子的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，能量的輻射和吸收要一份份的進(jìn)行，故A、B、D正確6. 在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時()A鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B鋅板帶正電，指針帶正電C鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電解析：選B.鋅板原來不帶電，驗電器的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板在弧光燈的照射下發(fā)生了光電效應(yīng)，發(fā)生光電效應(yīng)時，鋅板向空氣中發(fā)射電子，所以鋅板帶正電，驗電器指針亦帶正電，故選B項7兩種單色光a和b，a光照射某金屬時有光電子逸出，b光照射該金屬時沒

21、有光電子逸出，則()A在真空中，a光的傳播速度較大B在水中，a光的波長較小C在真空中，b光光子的能量較大D在水中，b光的折射率較小解析：選BD.根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件知道，入射光的頻率必須大于或等于金屬的極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，所以a光的頻率大于b光的頻率即在同一種介質(zhì)中a光的折射率大于b光的折射率，D項對根據(jù)公式neq f(c,v)，在同一種介質(zhì)中a光的傳播速度小于b光，根據(jù)波速公式v，知在水中a光的波長小于b光的波長，B項對根據(jù)愛因斯坦的光子說，光子的能量Eh，a光光子的能量大于b光光子的能量，C項錯因為在真空中各種色光的傳播速度都相同，故A項錯8.如圖所示電路的全部接線及元件均完

22、好用光照射光電管的K極板，發(fā)現(xiàn)電流計無電流通過，可能的原因是()AA、K間加的電壓不夠高B電源正負(fù)極接反了C照射光的頻率不夠高D照射光的強度不夠大解析：選BC.如果入射光頻率過低，不能發(fā)生光電效應(yīng)；如果發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，但是電源正負(fù)極接反了，且電壓高于遏止電壓，電流表中也不會有電流B、C正確電壓不夠高，光強不夠大時，只能影響光電流大小，不會導(dǎo)致無電流通過，A、D錯誤9硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件，下列表述正確的是()A硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置B硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出C逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關(guān)D任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)解

23、析：選A.硅光電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，當(dāng)太陽光線照射到電池表面時，光子使原子內(nèi)的電子脫離原子成為自由電子，自由電子的遷移形成電勢差但吸收了光子能量的電子并不一定都能逸出，故A對，B錯由光電效應(yīng)方程eq f(1,2)mv2hW可知逸出的光電子的最大初動能eq f(1,2)mv2與入射光的頻率有關(guān)，故C錯只有入射光的頻率大于硅的極限頻率時，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故D錯10.在做光電效應(yīng)的實驗時，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實驗測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示，由實驗圖線可求出()A該金屬的極限頻率和極限波長B普朗克常量C該金屬的逸出功D單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)解析：選A

24、BC.依據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW可知，當(dāng)Ek0時，0，即圖象中橫坐標(biāo)的截距在數(shù)值上等于金屬的極限頻率圖線的斜率ktaneq f(Ek,0).可見圖線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量據(jù)圖象，假設(shè)圖線的延長線與Ek軸的交點為C，其截距為W，有tanW/0.而tanh，所以Wh0.即圖象中縱坐標(biāo)軸的截距在數(shù)值上等于金屬的逸出功11.如圖所示，當(dāng)電鍵K斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射到陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時，電流表讀數(shù)為零由此可知陰極材料的逸出功為()A1.9 eVB0.6

25、 eVC2.5 eV D3.1 eV答案：A12鋁的逸出功是4.2 eV，現(xiàn)在用波長為200 nm的光照射鋁的表面求：(1)光電子的最大初動能(2)遏止電壓(3)鋁的截止頻率解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW0可求得最大初動能由EkmeUc求得遏止電壓，鋁的截止頻率由0eq f(W0,h)可求(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekmeq f(hc,)W0(eq f(6.6310343.0108,200109) 4.21.61019) J3.2251019 J.(2)由EkmeUc可得：Uceq f(Ekm,e)eq f(3.2251019,1.61019) V2.016 V.(3)由h0W0知0e

26、q f(W0,h)eq f(4.21.61019,6.631034) Hz1.0141015 Hz.答案：(1)3.2251019 J(2)2.016 V(3)1.0141015 Hz13.如圖所示裝置，陰極K用極限波長00.66 m的金屬制成若閉合開關(guān)S，用波長0.50 m的綠光照射陰極，調(diào)整兩個極板電壓，使電流表示數(shù)最大為0.64 A，求：(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能(2)如果將照射陰極的綠光的光強增大為原來的2倍，每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能解析：(1)陰極每秒鐘發(fā)射的光電子個數(shù)：neq f(Imt,e)eq f(0.641061

27、,1.61019)個4.01012個根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能應(yīng)為：EkhW0heq f(c,)heq f(c,0)代入數(shù)據(jù)可得：Ek9.61020 J.(2)如果照射光的頻率不變，光強加倍，則每秒內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也加倍、飽和光電流也增大為原來的2倍，根據(jù)光電效應(yīng)實驗規(guī)律可得陰極每秒鐘發(fā)射的光電子個數(shù)：n2n8.01012個光電子的最大初動能仍然為：EkhW09.61020 J.答案：見解析14光本身是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為的光的能量子為h，這些能量子被稱為光子。頻率為的光子的動量為eq f(h,c)(c為真空中的光速)，假定在單位時間內(nèi)垂直射到平面鏡單位面積上的光子

28、數(shù)為N，并且這些光子全部被平面鏡反射，求光子對平面鏡產(chǎn)生的壓強。解析：設(shè)平面鏡對光子的作用力為F，以光子被反射后的方向為正方向，則由動量定理可得：Nteq f(h,c)(Nteq f(h,c)Ft，故在時間t內(nèi)，F(xiàn)eq f(2Nh,c)(此力為作用在單位面積上的力)，根據(jù)牛頓第三定律，光子對平面鏡的作用力大小FFeq f(2Nh,c)，由壓強公式peq f(F,S)eq f(f(2Nh,c),1)eq f(2Nh,c)。答案：eq f(2Nh,c)15如圖所示，陰極K用極限波長是00.66 m的金屬銫制成，用波長0.50 m的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個極板電壓。當(dāng)A極電壓比陰極高出2.5 V時，

29、光電流達(dá)到飽和，電流表G的示數(shù)為0.64 A。求： (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大初動能；(2)若把入射到陰極的綠光的光強增大到原來的二倍，求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子到達(dá)A極的最大動能； (3)G中電流為零的條件即遏止電壓UAK。解析：(1)光電流達(dá)到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A，所以陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)neq f(Im,e)eq f(0.64106,1.61019)個4.01012個。根據(jù)光電效應(yīng)方程：EkhW0，W0eq f(hc,0)，代入可求得Ek9.61020 J。(2)若入射光的頻率不變，光的強度加倍，則陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)也加

30、倍，即n2n8.01012個。根據(jù)EkhW0可知，光電子的最大初動能不變，由于A、K之間電勢差是2.5 V，所以電子到達(dá)A極時的最大動能為：EkEkeU4.961019 J(3)光電子的最大初動能Ek9.61020 J0.6 eV。若使G中電流為零，光電子到達(dá)A極時克服電場力做功至少為WeUEk，解得U0.6 V，即UAK0.6 V。答案：(1)4.01012個9.61020 J(2)8.01012個4.961019 J(3)UAK0.6 V17.3 粒子的波動性主編：宋雙全 編者：胡烈霞 宋雙全 班級 姓名 _使用時間 【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】1、光的波粒二象性我們所學(xué)的大量事實說明：光是一種_波_，同

31、時也是一種_粒子_，光具有_波粒二象性_。2、光子的能量與頻率以及動量與波長的關(guān)系。 3、粒子的波動性（1）德布羅意波實物粒子也具有_波動_性，這種波稱之為_物質(zhì)波_，也叫_德布羅意波_。（2）物質(zhì)波波長 4物質(zhì)波的實驗驗證宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動性作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為1010m數(shù)量級，找與之相匹配的障礙物也非易事1927年，兩位美國物理學(xué)家使電子束投射到鎳的晶體上，得到了電子束的衍射圖案從而證實了_德布羅意_的假設(shè)。除了電子以外，后來還陸續(xù)證實了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動性?！倦S堂訓(xùn)練】1關(guān)于物

32、質(zhì)的波粒二象性，下列說法正確的是()A不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒也具有波粒二象性B運動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C波粒二象性中的波動性，是大量光子和高速運動的微觀粒子的行為，這種波動性與機械波在本質(zhì)上是不同的D波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的解析：選ABCD.電子衍射實驗證實了德布羅意的波粒二象性的假說是正確的，即一切運動物體都有一種波與之對應(yīng)，一切運動的微粒都具有波粒二象性，A選項正確；運動的微觀粒子通過小孔時，它們沒有特定的運動軌道，無規(guī)律地通過小孔，當(dāng)大量的微觀粒子通過小孔時，它們的運動方式就

33、像波穿過小孔一樣，可能發(fā)生干涉和衍射，B選項正確；波粒二象性中的波動性，是大量光子和高速運動的微觀粒子的行為，少量光子和低速運動的微觀粒子的粒子性的特征，C選項正確；在宏觀現(xiàn)象中，波動性和粒子性是互不相容的，但是在微觀世界里，物質(zhì)在不同場合卻呈現(xiàn)出波動性和粒子性，物質(zhì)具有波粒二象性，是波動性和粒子性的統(tǒng)一體，D選項正確2利用金屬晶格(大小約1010m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是()A該實驗說明了電子具有波動性B實驗中電子束的

34、德布羅意波長為eq f(h,r(2meU)C加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯D若用相同動能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯解析：選AB.得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波長公式eq f(h,p)，而動量peq r(2mEk)eq r(2meU)，兩式聯(lián)立得eq f(h,r(2meU)，B正確；從公式eq f(h,r(2meU)可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯；用相同動能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故C、D錯誤3下列各組所說的兩個現(xiàn)象中，都表現(xiàn)出光具有粒子性的是()A光的折射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象B光的反射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象C光

35、的衍射現(xiàn)象和色散現(xiàn)象D光電效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)解析：選D.干涉、衍射、偏振都是光的波動性的表現(xiàn)，只有光電效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)是光的粒子性的表現(xiàn)，D正確4要觀察納米級以下的微小結(jié)構(gòu)，需要利用分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡有關(guān)電子顯微鏡的下列說法正確的是()A它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射B它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光長，因此不容易發(fā)生明顯衍射C它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光短，因此更容易發(fā)生明顯衍射D它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光長，因此更容易發(fā)生明顯衍射解析：選A.電子顯微鏡的分辨率比光學(xué)顯微鏡更高，是因為電子物質(zhì)波的波長比可見光短，和可見光相比

36、，電子物質(zhì)波更不容易發(fā)生明顯衍射，所以分辨率更高5在X射線管中，由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極，會產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子，其中光子能量的最大值等于電子的動能已知陽極與陰極之間的電勢差U、普朗克常量h、電子電量e和光速c，則可知該X射線管發(fā)出的X光的()A最短波長為eq f(c,eUh) B最長波長為heq f(c,eU)C最小頻率為eq f(eU,h) D最大頻率為eq f(eU,h)解析：選D.波長最短的光子能量最大，其能量hheq f(c,)eU，所以eq f(hc,eU)，meq f(c,)eq f(eU,h)，D項正確6科學(xué)家設(shè)想未來的宇航事業(yè)中利用太陽帆來加速星際飛船“神

37、舟五號”載人飛船在軌道上運行期間，成功實施了飛船上太陽帆板的展開試驗設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積(m2)接收的光子數(shù)為n，光子平均波長為，太陽帆板面積為S，反射率為100%，光子動量peq f(h,).設(shè)太陽光垂直射到太陽帆板上，飛船總質(zhì)量為m，則飛船加速度的表達(dá)式為()A.eq f(nSh,m) B.eq f(2Sh,nm) C.eq f(2mhS,n) D.eq f(2nhS,m)解析：選D.t時間內(nèi)太陽帆板接收的光子數(shù)為NnSt，光子的總動量為：p1nSteq f(h,)，反射后光子的總動量為：p2p1，方向兩者相反，由Feq f(p2p1,t)得：Feq f(2nSh,)，由牛頓第二定

38、律得：aeq f(F,m)eq f(2nhS,m)，故D對7在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波波長與晶體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m1.671027 kg，普朗克常量h6.631034 Js，可以估算德布羅意波波長1.821010 m的熱中子動能的數(shù)量級為()A1017 J B1019 J C1021 J D1024 J解析：由eq f(h,p)知熱中子的動量peq f(h,)，又p22mEk，所以熱中子動能：Ekeq f(p2,2m)eq f(h2,22m)eq f(6.6310342,21.82101021.671027) J41021 J。故選項C正確

39、。答案：C8有關(guān)光的本性，下列說法正確的是()A光既具有波動性，又具有粒子性，這是互相矛盾和對立的B光的波動性類似于機械波，光的粒子性類似于質(zhì)點C大量光子才具有波動性，個別光子只具有粒子性D由于光既有波動性，又具有粒子性，無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性解析：選D.光既具有波動性，也具有粒子性光的波動性和粒子性不同于宏觀中的波動性和粒子性9下列關(guān)于物質(zhì)波的認(rèn)識，正確的是()A任何一個物體都有一種波和它對應(yīng)，這就是物質(zhì)波BX光的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C電子的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D通常情況下，質(zhì)子比電子的物質(zhì)波波長小解析：選ACD.X光的衍射證實了光具

40、有波動性10試估算質(zhì)量為1000 kg的汽車以10 m/s運動時的德布羅意波長解析：汽車的動量pmv100010 kgm/s1.0104 kgm/s德布羅意波長eq f(h,p)eq f(6.631034,1.0104) m6.631038 m.答案：6.631038 m11如果一個中子和一個質(zhì)量為10 g的子彈都以103 m/s的速度運動，則它們的德布羅意波的波長分別是多長？(中子的質(zhì)量為1.671027 kg)解析：中子的動量為：p1m1v，子彈的動量為：p2m2v，據(jù)eq f(h,p)知中子和子彈的德布羅意波長分別為：1eq f(h,p1)，2eq f(h,p2)聯(lián)立以上各式解得：1eq

41、 f(h,m1v)，2eq f(h,m2v)將m11.671027 kg，v1103 m/s，h6.631034 Js，m21.0102 kg代入上面兩式可解得：14.01010 m，26.631035 m.答案：見解析12光子的動量p與能量E的關(guān)系為peq f(E,c)。靜止的原子核放出一個波長為的光子。已知普朗克常量為h，光在真空中傳播的速度為c，若反沖核的質(zhì)量為m，求反沖核的速度和其對應(yīng)的物質(zhì)波波長。解析：(1)由peq f(E,c)，Eh，eq f(c,)，得：peq f(h,)，根據(jù)動量守恒：peq f(h,)mv，得veq f(h,m)。(2)反沖核運動時物質(zhì)波長eq f(h,p)

42、eq f(h,mv)eq f(h,mf(h,m)。答案：(1)eq f(h,m)(2)第四節(jié) 概率波主編：宋雙全 編者：胡烈霞 宋雙全 班級 姓名 _使用時間 【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】一、經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波（1）經(jīng)典的粒子：粒子有一定的空間大小，有一定的質(zhì)量，有的還具有電荷，它們的運動遵從牛頓第二定律，其基本特征為：在任意時刻有確定的_位置_和_速度_，在時空中有確定的_軌道_（2）經(jīng)典的波：具有確定的_頻率_和_波長_，具有時空的周期性二、概率波（1）光強光的強度指單位時間內(nèi)到達(dá)單位面積的光的_能量_，也就是明條紋處到達(dá)的光子_多_，暗條紋處到達(dá)的光子_少_。（2）概率波實驗一：用很弱的光做雙縫干涉，

43、暴光時間短，可看到膠片上出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點子。實驗一說明：光表現(xiàn)出_粒子_性，也看到光子的運動與宏觀現(xiàn)象中質(zhì)點的運動不同，沒有一定的軌道。單個光子通過雙縫后的落點_無法預(yù)測_。實驗二：暴光時間足夠長，有大量光子通過狹縫，底片上出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋。實驗二說明：光的波動性是大量光子表現(xiàn)出來的現(xiàn)象，在干涉條紋中，那些光波強的地方是光子到達(dá)概率大的地方，光波弱的地方是光子到達(dá)概率少的地方。光的波動性可看做是大量光子運動的規(guī)律。光波是一種_概率_波。大量光子行為顯示_波動_性；個別光子行為顯示_粒子_性；光的波長越長，_波動_性越強；光的波長越短，_粒子_性越強?！倦S堂練習(xí)】1下列說法正確的是(A

44、B )A光波是一種概率波B光波是一種電磁波C單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，光子的能量改變D單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，光的波長不變 2在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95以上假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子( CD )A一定落在中央亮紋處 B一定落在亮紋處C可能落在暗紋處 D落在中央亮紋處的可能性最大3下列哪組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性( D )A光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射C光的反射和光電效應(yīng) D泊松亮斑和光電效應(yīng)4對光的認(rèn)識，下列說法正確的是(ABD )A個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性B光的波動性是光子本身的一種屬性

45、，不是光子之間的相互作用引起的C光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時，就不再具有波動性了D光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)得明顯，在另外的某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)得明顯5為了驗證光的波粒二象性，在雙縫干涉實驗中將光屏換成感光膠片，并設(shè)法減弱光的強度，下列說法正確的是(BD )A曝光時間很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝光時間很長的照片，大量亮點聚集起來看起來是連續(xù)的，說明大量光子不具有粒子性B單個光子通過雙縫后的落點無法預(yù)測,大量光子打在膠片上的位置表現(xiàn)出波動規(guī)律C單個光子通過雙縫后做勻速直線運動D干涉條紋的亮條紋處光子到達(dá)的概率大，暗條紋處光子不能到達(dá)6

46、如圖所示，弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成亮暗相間的條紋，與鋅板相連的驗電器的鋁箔有張角，則該實驗不能證明( B )A光具有波動性B從鋅板上逸出帶正電的粒子C光能發(fā)生衍射D光具有波粒二象性7關(guān)于光的波動性與粒子性以下說法正確的是()A愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說B光電效應(yīng)現(xiàn)象說明了光的粒子性C光波不同于機械波，它是一種概率波D光的波動性和粒子性是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解析：選BC.愛因斯坦的光子說和光的電磁說在微觀世界中是統(tǒng)一的8以下說法中正確的是()A光波和物質(zhì)波都是概率波B實物粒子不具有波動性C光的波動性是光子之間相互作用引起的D光通過狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在空間出現(xiàn)

47、的概率可以通過波動規(guī)律確定解析：選AD.光波和物質(zhì)波都是概率波，可通過波動規(guī)律來確定，故A、D正確，B錯誤；光的波動性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，C錯誤9從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是()A光是高速運動的微觀粒子，每個光子都具有波粒二象性B光的頻率越高，光子的能量越大C在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會到達(dá)的地方D在光的干涉中，亮條紋的地方是光子到達(dá)概率大的地方解析：選BD.光具有波粒二象性，光的頻率越高，光子的能量越大，A錯，B正確在干涉條紋中亮紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗紋是光子到達(dá)概率小的地方，C錯，D正確10關(guān)于經(jīng)典波的特征，下列說法正確的是()A具有一定的頻率，但

48、沒有固定的波長B具有一定的波長，但沒有固定的頻率C既具有一定的頻率，也具有固定的波長D同時還具有周期性解析：選CD.根據(jù)經(jīng)典波的定義和特點進(jìn)行分析可以得到C、D正確11有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說法正確的是()A有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量D有的粒子還帶一定量的電荷解析：選CD.根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于粒子的理論定義得C、D正確12以下說法正確的是()A物體都具有波動性B抖動細(xì)繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波C通常情況下，質(zhì)子比電子的波長長D核外電子繞核運動時，有確定的軌道解析：選A.抖動繩時形成的波是機械波，不是物質(zhì)波由eq f(h,p)

49、知粒子動量越大，波長越短，因此通常情況電子動量比質(zhì)子的動量小，電子對應(yīng)的物質(zhì)波波長長核外電子繞核運動的規(guī)律是概率問題，無法確定軌道，故B、C、D錯物體都具有波粒二象性，故A正確17.5 不確定性關(guān)系主編：宋雙全 編者：胡烈霞 宋雙全 班級 姓名 _使用時間 【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】1實驗現(xiàn)象分析(1)單縫衍射實驗因光子到達(dá)屏上的范圍超出單縫投影范圍，說明光子已不是經(jīng)典粒子，其運動不再遵守_牛頓運動定律_(2)屏上各點的亮度實質(zhì)上反映了粒子到達(dá)該點的概率，說明粒子的運動具有_波動性_2不確定關(guān)系的表示如果以x表示粒子位置的不確定量，以p表示粒子在x方向上的動量的不確定量利用數(shù)學(xué)方法對微觀粒子的運動進(jìn)行分析可

50、知：xp_eq f(h,4)_.可見，如果要更準(zhǔn)確地確定粒子的位置(x小)，那么動量的測量一定會_更不準(zhǔn)確_ (p更大)即粒子的動量和位置不可能_同時_準(zhǔn)確地知道，因而不能用_軌跡_描述粒子的運動，但我們?nèi)匀荒軌驅(qū)暧^現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)言海森伯經(jīng)過數(shù)學(xué)推算，得出如下關(guān)系：xpeq f(h,4)(h為普朗克常量)式中h為普朗克常量，x表示微觀粒子位置的不確定量，p表示微觀粒子在x方向上的動量的不確定量（1）由不確定關(guān)系xpeq f(h,4)可知，微觀粒子的位置和動量是不能同時被確定的，這就決定了不能用“軌跡”的觀點來描述微觀粒子的運動（2）由xpeq f(h,4)可知，我們不能準(zhǔn)確知道單個粒子的實際運動

51、情況，但可以知道大量粒子運動時的統(tǒng)計規(guī)律當(dāng)粒子少量時，雖不能知其準(zhǔn)確位置，但可準(zhǔn)確知道落在屏上某點的概率【隨堂練習(xí)】1經(jīng)150 V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，則()A所有電子的運動軌跡均相同B所有電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同C電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運動定律確定D電子到達(dá)屏上的位置受波動規(guī)律支配，無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置解析：選D.電子被加速后其德布羅意波波長eq f(h,p)11010 m，穿過鋁箔時發(fā)生衍射電子的運動不再遵守牛頓運動定律，不可能同時準(zhǔn)確地知道電子的位置和動量，不可能用“軌跡”來描述電子的運動，只能通過概率波來描述所以A、B、C項均錯2下列關(guān)于微觀粒子波粒二象性的認(rèn)識，正確的是()A因?qū)嵨锪Ｗ泳哂胁▌有?，故其軌跡是波浪線B由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，所以粒子沒有確定的軌跡C由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，再由不確定性關(guān)系知粒子動量將完全確定D大量光子表現(xiàn)出波動性，此時光子仍具有