《量子化現(xiàn)象》參考課件1

5.3量子化現(xiàn)象1、初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象，知道量子論的主要內(nèi)容。2、知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)，了解光的波粒二象性。學(xué)習(xí)目標(biāo)：十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，科學(xué)家在研究黑體輻射、光電效應(yīng)、原子光譜和原子的穩(wěn)定性等問題時(shí)發(fā)現(xiàn)，許多現(xiàn)象與經(jīng)典物理學(xué)的觀念產(chǎn)生了尖銳的矛盾，暴露了經(jīng)典物理學(xué)的局限性，從而引發(fā)了物理學(xué)的另一場革命——量子論的建立，使人們對物質(zhì)的認(rèn)識由宏觀世界進(jìn)入微觀世界。一黑體輻射：能量子假說的提出什么叫黑體輻射？１、能把照射到它上面的色光全部吸收而無反射的物體叫黑體；黑體輻射是指黑體發(fā)出的電磁輻射。

如一塊鐵近似看成黑體，當(dāng)給它加熱，它吸收熱能后，鐵塊首先變成暗紅，然后變黃變白，發(fā)出耀眼的光線，這就叫黑體輻射。２、經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于能量連續(xù)性的概念不能解釋上述黑體輻射的現(xiàn)象，表明經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于能量連續(xù)性的概念不能適用微觀世界的一些問題，預(yù)示著原有的理論存在缺陷。３、普朗克為了克服經(jīng)典物理學(xué)對黑體輻射現(xiàn)象解釋的困難，提出了“能量子”假說。問題：普朗克的“能量子”假說與宏觀世界中我們對能量的認(rèn)識有什么不同？過去人們認(rèn)為一切自然過程都是連續(xù)的，比如能量的傳遞和釋放過程中宏觀狀態(tài)下的能量總是由一切微觀狀態(tài)下連續(xù)排列組合而成，中間不間斷。因此，普朗克的“能量子”假說是對經(jīng)典物理學(xué)理論的重大突破。討論與交流4.能量子假說：所謂能量子就是能量的最小單元。微觀領(lǐng)域里能量的變化總表現(xiàn)為電磁波的輻射與吸收，不同頻率的電磁波其能量子的值不同，表達(dá)式為：

E=hυ

其中，υ是電磁波的頻率，h是一個(gè)普遍適用的常量，稱作普朗克常量。由實(shí)驗(yàn)測得h＝6.63×10－34J·s。5.能量的量子化在微觀領(lǐng)域里能量的不連續(xù)變化，即只能取分立值的現(xiàn)象，叫做能量的量子化。

——普朗克的能量子假說不僅解決了黑體輻射的理論困難，而且揭開了物理學(xué)上嶄新的篇章。二光子說：對光電效應(yīng)的解釋1.光電效應(yīng)：當(dāng)光線(包括不可見光)照射到金屬表面時(shí)，有電子從金屬表面發(fā)射出來的現(xiàn)象。發(fā)射出來的電子就是光電子。實(shí)驗(yàn)表明，光電效應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生不是取決于光的強(qiáng)度而是取決于照射光的頻率。極限頻率的存在是與經(jīng)典物理學(xué)的理論矛盾最尖銳的地方。2.光子——愛因斯坦

光也是一種電磁波。光的最小能量單元就是光子，實(shí)際就是一種能量子。其能量為：E=hυ。3.光子說對光電效應(yīng)的解釋：⑴一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子；⑵電子吸收光子的能量向外“運(yùn)動(dòng)”時(shí)，要克服金屬的束縛作用而消耗能量(叫做金屬的逸出功)。⑶吸收的光子能量要能足夠克服金屬的束縛作用，電子才能夠發(fā)射出來。光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)三光的波粒二象性：光的本質(zhì)揭示1、光可以發(fā)生干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象與偏振現(xiàn)象，因此經(jīng)典理論有“波動(dòng)說”，即光具有波動(dòng)性。2、“光電效應(yīng)”說明光還具有“粒子性”，因此，光具有“波動(dòng)性”，同時(shí)也具有“粒子性”。即光具有“波粒二象性”。3、在微觀世界中，大量光子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果顯示出粒子性，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。四原子光譜：原子能量的不連續(xù)1.經(jīng)典理論與實(shí)驗(yàn)的矛盾①經(jīng)典理論：能量是連續(xù)變化的，原子發(fā)光的光譜是連續(xù)譜②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：原子發(fā)光的光譜是不連續(xù)的線狀譜—原子光譜2.原子光譜的解釋：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，當(dāng)原子從一種能量狀態(tài)變化到另一種能量狀態(tài)時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子，輻射（或吸收）的光子的能量是不連續(xù)的。結(jié)論：

量子化現(xiàn)象是微觀世界的普遍現(xiàn)象，這與經(jīng)典理論產(chǎn)生尖銳矛盾，這暴露了經(jīng)典物理學(xué)的局限性（宏觀、低速），從而引發(fā)了物理學(xué)的革命——量子論的建立，使人類對物質(zhì)的認(rèn)識由宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域。

物理學(xué)是一門自然科學(xué)，是研究物質(zhì)存在的基本形式、本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，及物體之間的相互作用和轉(zhuǎn)化的規(guī)律的科學(xué)。它崇尚理性、重視邏輯推理。可以說物理學(xué)是關(guān)于“萬物之理”的科學(xué)。

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物理學(xué)能讓你邁進(jìn)科學(xué)的殿堂!1.在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的—塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板、驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí)()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)電課堂練習(xí)：解析:弧光燈發(fā)出的紫外線照射到鋅板上，鋅板表面會(huì)逸出光電子。鋅板失去電子后帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，所以驗(yàn)電器的指針也同樣帶正電，故應(yīng)選B.2.關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是（）A．關(guān)于光的本性，牛頓提出微粒說，惠更斯提出波動(dòng)說，愛因斯坦提出光子說，它們都說明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性D．光的波粒二象性是將牛頓的波動(dòng)說和惠更斯的粒子說真正有機(jī)地統(tǒng)一起來解析:光具有波粒二象性，這是現(xiàn)代物理學(xué)關(guān)于光的本性的認(rèn)識，光的波粒二象性不同于牛頓提出的微粒說和惠更斯的波動(dòng)說，是愛因斯坦的光子說和麥克斯韋的電磁說的統(tǒng)一，光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故A，B，D錯(cuò)誤，C對。答案:C1、光電效應(yīng):在光的照射下，物體表面發(fā)出電子的現(xiàn)