【步步高学案导学设计】2014-2015学年高中物理第十七章波粒二象性单元检测课时作业新人教版选修3-5

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2019-2020学年(新版)高中物理第十七章波粒二象性导学案(新人教版)选修3-5

2019-2020学年(新版)高中物理第十七章波粒二象性导学案(新人教版)选修3-5一、光子能量的计算1．一个光子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是光的频率．2．一束光的能量E＝nhν，n为光子数目．3．频率与波长的关系：ν＝cλ.例1激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11 s，波长为 793.4 nm.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？解析以Δt、l和c分别表示光脉冲的持续时间、长度和光在真空中的传播速度，由题意可知l＝cΔt①以P和E表示红宝石激光器发射的功率和一列光脉冲的能量，则有：E＝PΔt②以λ和ν表示红宝石激光器激光的波长和频率，则有ν＝cλ，因此就得到每个光子的能量hν＝hcλ③由②③式就得到该列光脉冲含有的光子数n＝Ehν＝λPΔthc④将数据代入①④式，就得到该列光脉冲的长度、含有的光子数分别为l＝3×10－3 m＝3 mm、n＝4.0×1017个．答案 3 mm 4.0×1017个二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须高于这个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．(3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.W 0表示金属的逸出功，νc 表示金属的极限频率，则W 0＝h νc .例2 用波长为2.0×10－7 m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，光速c ＝3.0×108 m/s)( ) A ．5.5×1014 Hz B ．7.9×1014 HzC ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015 Hz解析由爱因斯坦光电效应方程得h c λ＝E k ＋W 0，而金属的逸出功W 0＝h νc ，由以上两式得，钨的极限频率为：νc ＝c λ－E k h≈7.9×1014Hz ，B 项正确．答案 B三、波粒二象性的理解1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著． 2．实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长λ＝h p ，频率ν＝εh)． 3．物质波与光波一样都属于概率波．概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的．例3 关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )A ．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性B ．光波频率越高，粒子性越明显C ．能量越大的光子其波动性越显著D ．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性解析光的波粒二象性指光有时候表现的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A 、D 正确．光的频率越高，能量越大，粒子性相对波动性越明显，B 正确，C 错误．1．(光子能量的计算)能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长约为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则进入人眼的能量子数至少为( )A．1个 B．3个 C．30个 D．300个答案 B解析可见光的平均频率ν＝cλ，能量子的平均能量为ε＝hν，引起视觉效应时E＝nε，联立可得n≈3，B正确．2．(光电效应规律及应用)100多年前的1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是( ) A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应答案AD解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率时才能发生光电效应，故A、D 正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错．根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错．3．(光电效应的规律及应用)已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能E k跟入射光的频率ν的关系图象如图1中的直线1所示．某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2，E2<E1，关于这种金属的最大初动能E k跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的( )图1A．a B．bC．c D．上述三条图线都不正确解析根据光电效应方程知，E k －ν为一次函数，普朗克常量h 是斜率，h 是确定的值，虽然金属的逸出功不同，但两个E k －ν图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用E k ＝h ν－W 0，结合图象E 2<E 1，h ν相同，所以W 1<W 2，即直线在纵轴上的截距W 2大，故选A.4．(波粒二象性的理解)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程，下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是( )A ．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B ．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C ．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D ．光具有波粒二象性答案 A解析牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A 错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B 正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C 正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D 正确．5．(波粒二象性的理解)在众人关注的男子110米栏决赛中，雅典奥运冠军刘翔以12秒91的成绩第一个冲过终点．设刘翔的质量约为74 kg ，计算他在110米栏决赛中的德布罗意波长．答案 1.05×10－36 m解析由德布罗意波长公式知，λ＝h p ＝h mv ＝6.63×10－3474×11012.91 m≈1.05×10－36m.。

高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性学案新人教

3 粒子的波动性1．光的波粒二象性(1)光子既有能量ε＝hν，也有动量p ＝h /λ，物理量ε、p 描述光的粒子性；物理量ν、λ描述光的波动性。

普朗克常量h 架起了粒子性和波动性之间的桥梁。

(2)光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，光的干与、衍射、偏振现象表明光具有波动性。

光既有波动性又有粒子性，单独利用任何一种都无法完整地描述光的所有性质，把这种性质叫做光的波粒二象性。

(3)光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性。

A ．有的光是波，有的光是粒子B ．光子与电子是一样的一种粒子C ．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D ．大量光子的行为往往显示出粒子性2．粒子的波动性(1)德布罗意假设：实物粒子也具有波动性。

(2)粒子的频率和波长ν＝ε/h ，λ＝h /p 。

(3)德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波。

【例2】关于德布罗意波，下列说法正确的是( )A ．所有物体不论其是不是运动，都有对应的德布罗意波B ．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波C ．运动着的电场、磁场没有相对应的德布罗意波D ．只有运动着的微观粒子才有德布罗意波，对于宏观物体，不论其是不是运动，都没有相对应的德布罗意波解析：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，即物质波，物质有两类：实物和场，所以B 正确。

答案：B3．物质波的实验验证(1)验证方式：实物粒子(如电子、质子等)能发生干与和衍射。

(2)电子束衍射实验成功。

电子束衍射图样，如图所示。

【例3】在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。

已知中子质量m ＝×10－27kg ，普朗克常量h ＝×10－34 J ·s，能够估算德布罗意波长λ＝×10－10 m 的热中子动能的数量级为( )A ．10－17 JB ．10－19 JC ．10－21 JD ．10－24 J解析：按照德布罗意波长公式λ＝h /p 可算出中子动量大小，再由p 2＝2mE k 即可算出热中子的动能。

高中物理第十七章波粒二象性第一节能量量子化预习

第一节能量量子化
预习导航
1．黑体与黑体辐射
(1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波。

这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。

(2)黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

2．黑体辐射的实验规律
(1)一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图所示。

黑体辐射的实验规律
①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加。

②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

思考黑体是黑色的吗？热辐射一定产生于高温物体吗？
提示：黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收电磁波的物体。

热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都能发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。

3．能量子
(1)定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。

h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。

4．能量的量子化
在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。

高中物理第十七章波粒二象性第一节能量量子化预习导航学案新人教选修

第一节能量量子化预习导航情境导入课程目标19 世纪末、 20 世纪初，在人们为物理学理论大厦几乎完满的构造感觉骄傲的时候，普朗克，一位年青的物理学家，为认识释当时疑惑人们的黑体辐射问题，将不连续性引入了物理学，提出了能量子的观点。

这是一个“大逆不道”、就连普朗克自己都不肯完整接受的观点。

你知道能量子的观点吗？1.知道黑体和黑体辐射，认识黑体辐射的实验规律。

2．认识普朗克能量子的内容，领悟这一科学打破过程中科学家的思想。

1．黑体与黑体辐射(1)热辐射：我们四周的全部物体都在辐射电磁波。

这类辐射与物体的温度相关，因此叫作热辐射。

(2)黑体：某种物体可以完整汲取入射的各样波长的电磁波而不发生反射，这类物体就是绝对黑体，简称黑体。

2．黑体辐射的实验规律(1)一般资料的物体，辐射电磁波的状况，除与温度相关外，还与资料的种类及表面状况相关。

(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关，如下图。

黑体辐射的实验规律①跟着温度的高升，各样波长的辐射强度都增添。

②跟着温度的高升，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动。

思虑黑体是黑色的吗？热辐射必定产生于高温物体吗？提示：黑体其实不是指物体的颜色，它是指能完整汲取电磁波的物体。

热辐射不必定需要高温，任何温度的物体都能发出必定的热辐射，不过温度低时辐射弱，温度高时辐射强。

3．能量子(1) 定义：普朗克以为，振动着的带电微粒的能量只好是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或汲取能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或汲取的，这个不行再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子大小：ε＝ hν，此中ν是电磁波的频次， h 称为普朗克常量。

h＝6.626 ×10 －34 J· s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。

4．能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或许说微观粒子的能量是分立的。

高中物理第十七章波粒二象性粒子的波动性名师导航学案新人教选修

3 粒子的波动性名师导航知识梳理1.光的波粒二象性，光的____________现象表明光是一种波，即光具有____________性，而光电效应现象说明光又是不连续的，是一份一份组成的，即光具有____________性，所以光是一种____________，同时也是一种____________，即光具有____________.2.任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为____________，也称物质波.3. ____________的发现证明了德布罗意波假说，实验表明，其他____________微观粒子也都具有波动性.4.当原子处于稳定状态时，电子会形成一个稳定的概率分布，这种概率分布称为____________.疑难突破对德布罗意波的正确理解剖析：德布罗意波也称为“物质波”或“实物波”，是对微观粒子所具有的波动性的描述，是由法国物理学家德布罗意在1924年首先提出的.他把当时已发现的关于波粒二象性这一事实加以推广，提出一切微观粒子也都具有波粒二象性的论点.他认为19世纪在对光的研究上，只重视光的波动性，忽视了光的微粒性；而在对实体的研究上则过分重视了实体的微粒性，而忽略了实体的波动性.因此他提出了微观粒子也具有波性的假设，德布罗意把粒子和波通过下面的关系联系起来：粒子的能量E 和动量p 与平面波的频率ν和波长λ之间的关系正像光子与光波的关系一样，即ν=h E λ=ph 且平面波沿着粒子运动方向传播（h 为普朗克常量）.如电子衍射实验完全证实了物质波的存在，它成为建立量子力学的重要基础之一.问题探究问题：光干涉时产生明显相同条纹的原因是什么？探究：由以前所学的知识我们知道干涉现象是光的特性，也就是说光能产生干涉就说明光是一种波，但我们还知道，光能使某些金属产生光电效应.根据量子假说，我们不知道光是一种粒子，但粒子为什么干涉会形成明暗相间的条纹？要使光的干涉现象既能用波解释又能用粒子解释，那只有引入概率的概念，我们可以把干涉形成的明暗相间的条纹看成是大量光子按一定的概率进行叠加形成的，也就是说光是一种概率波.探究结论：光的干涉现象是大量光子按概率叠加形成的.典题精讲【例1】下列说法正确的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D.γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性思路解析：光同时有波粒二象性，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著，光的波长越长，越容易观察到其显示波动特性，因此A 、D 错而C 正确，光子不同于一般的实物粒子，它没有静止质量，是一个个的能量团，是光的能量最小单位.答案：C【例2】电子经电势差为U=200 V 的电场加速,在v<<c 的情况下, 求此电子的德布罗意波长.思路解析：已知2021v m =E k =eU 所以v=02m eU λ=U U em h Uem hE m h k 22.11222000=== nm 如U=200 V,则λ=U 22.1 nm=20022.1 nm=8.63×10-2 nm. 答案：8.63×10-2 nm知识导学光的干涉、衍射等现象说明了光具有波动性；光电效应及光子说明了光还具粒子性. 电子衍射现象说明粒子具有波动性，也可以说自然界中的任何物质都具有波粒二象性. 本节的主要任务是对前面所学知识的总结，同时从实验出发给出对波粒二象性的解释，从而达到学习光的本性的目的，而本节的难点则是从根本上理解和区别光的波粒二象性与经典波动理论的关系以及对粒子波动性的正确理解.疑难导析德布罗意关于波粒二象性的思辨过程德布罗意之前，人们对自然界的认识，只局限于两种基本的物质类型：实物和场.但是，许多实验结果之间出现了难以解释的矛盾.物理学家们相信，这些表面上的矛盾，势必有其深刻的根源.1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，人们对于光子建立起来的两个关系式E =h ν，p =mv=h/λ会不会也适用于实物粒子.如果成立的话，实物粒子也同样具有波动性.为了证实这一设想，1923年，德布罗意又提出了做电子衍射实验的设想.1924年，又提出用电子在晶体上做衍射实验的想法.1927年，戴维孙和革末用实验证实了电子具有波动性，不久，G.P.汤姆孙与戴维孙完成了电子在晶体上的衍射实验.此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性.德布罗意的设想最终都得到了完全的证实. 问题导思要想探究这个问题，必须首先知道光的本性，光是一种具有电磁本性的物质，它在传播时表现为波动的性质，光波有一定的频率和波长；在和物质作用时表现出粒子性的特征，光子具有一定的能量和动量，大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性.因此，光既有波动性，又有粒子性，光的波粒二象性是光的客观属性.典题导考绿色通道：解此类题关键要抓住光的本性，即光具有波粒二象性.再从产生波粒二象性的原因出发去分析解答，这类题就很容易解答了.【典题变式1】下列现象中说明光是波动性的是（）A.光的直线传播B.光的衍射C.光的干涉D.光电效应答案：BC绿色通道：解此类题时关键要抓住能量守恒定律和德布罗意波波长计算公式，运动这两个知识点，即可进行解题，同时在解题的过程中还应该深挖题意.【典题变式2】求经过40 000 V 电压加速的电子的德布罗意波的波长是多少？答案：6.01×10-3 nm。

高中物理第十七章波粒二象性概率波名师导航学案新人教选修

4 概率波名师导航知识梳理1.在经典物理学的观念中，粒子有一定的空间大小，有一定的___________，有的还具有___________；与经典的粒子不同，经典的波在空间中是___________，其特征是具有___________和___________，也就是具有时空的___________性.2.从光子的概念上看，光波是一种___________.疑难突破1.对概率波的理解剖析：我们都知道光和物质都具有波粒二象性，单个光子显示粒子性，而大量光子显示波动性，单个光子传播的方向是不确定的.但大量光子在空间某点附近出现的概率大小可以由波动性确定，这种概率分布导致了宏观的确定结果，同样可以用这一观点来解释物质波，也可以说大量粒子是按照波的概率分布而形成了波.概率是一个数学概念，由相关知识可以知道，对一个某事件来说，它发生的概率是一定的，换句话说概率波也是稳定的.这也是我们看到波粒二象性很稳定的原因所在.2.对电子云的正确理解剖析：描写原子或分子中电子在原子核外围各区域出现的几率的状况时，为直观起见，把电子的这种几率分布状况用图象表示时，以不同的浓淡程度代表几率的大小，这种图像所显示的结果，如电子在原子核周围形成云雾，故称“电子云”.在距原子核很远的地方，电子出现的几率几乎等于零，意味着不可能在那里发现电子；有些非常靠近核的区域，其几率也是零，也是无法发现电子的区域.问题探究问题：对弱光的双缝干涉实验的理解剖析：实验：双缝干涉时降低光电流的强度，使光子一个一个地通过狭缝.现象：（1）短时间曝光：屏或底片上形成无规则分布的点.（2）长时间曝光：屏或底片上形成干涉条纹.解释：（1）个别光子产生的效果，往往显示出粒子性，打在屏或底片上的位置是随机的，光子具有一定的能量和动量.（2）大量光子产生的效果，往往显示出波动性.光子在空间各点出现的可能性的大小（概率），可以用波动规律来描述，物理学中把光波叫概率波.光波的强弱代表出现的光子数的多少.（3）光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，在传播时表现为波动的性质，有一定的波长和频率，在和其他物质作用时表现出粒子的特性.探究结论：光是一种概率波.典题精讲【例题】在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上出现___________；如果曝光时间足够长，底片上出现____________.思路解析：在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，不形成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性.点子分布看似无规则，但点子在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中波强分布的规律．若曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉条纹.在干涉条纹中光波强度大的地方，也就是光子到达机会多的地方．所以，从这种意义上，可以把光的波动性看作表明光子运动规律的一种概率波．误解把光波当作宏观观念中的连续的波，以为曝光时间长短，仅有通过狭缝的能量大小的区别，总能产生干涉图样，这是不理解光的波粒二象性现象造成的错误.答案：无规则分布的点子规则的干涉图样知识导学通过前几节的学习，可以得出如下结论：自然界中的任何物质都具有波粒二象性，即波具有粒子性，而粒子同样也具有波动性.这两种完全不同的表示形式是如何统一起来的呢？这就是本节我们将要学习的概率波所要解决的问题，在学习过程中要注意运用概率波的观点来解释波和微粒的波粒二象性. 疑难导析1.概率波强度的决定因素按照德布罗波的统计意义，认为波函数体现了发现粒子的概率，这是每个粒子在他所处环境中所具有的性质.如果有大量粒子，那么在某处粒子的密度就与此处发现的一个粒子的概率成正比.把这情况同光对比，光的强弱同光子的数目成正比，而在某一处的光子数同该处发现的一个光子的概率成正比，但我们知道光的强弱是同光波的电场或磁场强度的平方成正比的，足见在某处发现一个光子的概率同光波的电场或磁场强度的平方成正比.2.电子云是一种形象化的比喻.电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为电子云.电子是一种微观粒子，在原子如此小的空间(直径约10-10米)内做高速运动.核外电子的运动与宏观物体运动不同，没有确定的方向和轨迹，只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会的大小. 问题导思为了帮助理解，我们给出光的下列特性：（1）光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性.（2）光的波动性在光的传播过程中表现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；光的粒子性在它与其他物质相互作用时表现出来，光子具有一定的能量（E=hν）和动量（p=λh）. （3）光的波动性是大量光子的集体表现，光子在空间各点出现的可能性大小（概率），可以用波动规律来描述，是一种概率波；粒子性是少数光子的个别行为. （4）光子不同于牛顿提出的光的“弹性小球”假说.光波也不同于经典物理中提出的弹性介质振动形成的“弹性波”.两者有着本质的区别. 典题导考绿色通道：解此类题的关键是要理解以下知识要点：（1）光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性.（2）光的波动性在光的传播过程中表现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；光的粒子性在它与物质相互作用时表现出来，光子具有一定的能量（E=hν）和动量（p=λh）. 【典题变式】关于光的波动性与粒子性，下列说法正确的是（）A.大量光子的行为能明显地表现出波动性，而个别光子的行为往往表现出粒子性B.频率越低、波长越长的光子波动性明显，而频率越高、波长越短的光子粒子性明显C.光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质相互作用时往往显示粒子性D.据光子说，光子的能量是与频率成正比的，这说明了光的波动性与光的粒子性是统一的答案：ABCD2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数1n 与副线圈匝数2n 之比为10：1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦交流电，电阻1220R R ==Ω，与电容器C 连接成如图所示的电路，其中电容器的击穿电压为8V ，电表均为理想交流电表，开关S 处于断电状态，则（）A ．电压表的读数为10VB ．电流表的读数为0.05AC ．电阻2R 上消耗的功率为2.5WD ．若闭合开关S ，电容器会被击穿2．如图所示，小球B 静止在光滑水平台右端，小球A 以一定的初速度v 0与小球B 发生弹性正撞，碰撞后两小球由台阶水平抛出，B 球第一次落在了水平地面上的P 点，A 球第一次落到地面上弹起来后第二次也落到了P 点。

高中物理第十七章波粒二象性4概率波名师导航学案新人教版选修3_5

4 概率波名师导航知识梳理1.在经典物理学的观念中，粒子有一定的空间大小，有一定的___________，有的还具有___________；与经典的粒子不同，经典的波在空间中是___________，其特征是具有___________和___________，也就是具有时空的___________性.2.从光子的概念上看，光波是一种___________.疑难突破1.对概率波的理解剖析：我们都知道光和物质都具有波粒二象性，单个光子显示粒子性，而大量光子显示波动性，单个光子传播的方向是不确定的.但大量光子在空间某点附近出现的概率大小可以由波动性确定，这种概率分布导致了宏观的确定结果，同样可以用这一观点来解释物质波，也可以说大量粒子是按照波的概率分布而形成了波.概率是一个数学概念，由相关知识可以知道，对一个某事件来说，它发生的概率是一定的，换句话说概率波也是稳定的.这也是我们看到波粒二象性很稳定的原因所在.2.对电子云的正确理解剖析：描写原子或分子中电子在原子核外围各区域出现的几率的状况时，为直观起见，把电子的这种几率分布状况用图象表示时，以不同的浓淡程度代表几率的大小，这种图像所显示的结果，如电子在原子核周围形成云雾，故称“电子云”.在距原子核很远的地方，电子出现的几率几乎等于零，意味着不可能在那里发现电子；有些非常靠近核的区域，其几率也是零，也是无法发现电子的区域.问题探究问题：对弱光的双缝干涉实验的理解剖析：实验：双缝干涉时降低光电流的强度，使光子一个一个地通过狭缝.现象：（1）短时间曝光：屏或底片上形成无规则分布的点.（2）长时间曝光：屏或底片上形成干涉条纹.解释：（1）个别光子产生的效果，往往显示出粒子性，打在屏或底片上的位置是随机的，光子具有一定的能量和动量.（2）大量光子产生的效果，往往显示出波动性.光子在空间各点出现的可能性的大小（概率），可以用波动规律来描述，物理学中把光波叫概率波.光波的强弱代表出现的光子数的多少. （3）光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，在传播时表现为波动的性质，有一定的波长和频率，在和其他物质作用时表现出粒子的特性.探究结论：光是一种概率波.典题精讲【例题】在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上出现___________；如果曝光时间足够长，底片上出现____________.思路解析：在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，不形成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性.点子分布看似无规则，但点子在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中波强分布的规律．若曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉条纹.在干涉条纹中光波强度大的地方，也就是光子到达机会多的地方．所以，从这种意义上，可以把光的波动性看作表明光子运动规律的一种概率波．误解把光波当作宏观观念中的连续的波，以为曝光时间长短，仅有通过狭缝的能量大小的区别，总能产生干涉图样，这是不理解光的波粒二象性现象造成的错误.答案：无规则分布的点子规则的干涉图样知识导学通过前几节的学习，可以得出如下结论：自然界中的任何物质都具有波粒二象性，即波具有粒子性，而粒子同样也具有波动性.这两种完全不同的表示形式是如何统一起来的呢？这就是本节我们将要学习的概率波所要解决的问题，在学习过程中要注意运用概率波的观点来解释波和微粒的波粒二象性.疑难导析1.概率波强度的决定因素按照德布罗波的统计意义，认为波函数体现了发现粒子的概率，这是每个粒子在他所处环境中所具有的性质.如果有大量粒子，那么在某处粒子的密度就与此处发现的一个粒子的概率成正比.把这情况同光对比，光的强弱同光子的数目成正比，而在某一处的光子数同该处发现的一个光子的概率成正比，但我们知道光的强弱是同光波的电场或磁场强度的平方成正比的，足见在某处发现一个光子的概率同光波的电场或磁场强度的平方成正比.2.电子云是一种形象化的比喻.电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为电子云.电子是一种微观粒子，在原子如此小的空间(直径约10-10米)内做高速运动.核外电子的运动与宏观物体运动不同，没有确定的方向和轨迹，只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会的大小.问题导思为了帮助理解，我们给出光的下列特性：（1）光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性.（2）光的波动性在光的传播过程中表现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；光的粒子性在它与其他物质相互作用时表现出来，光子具有一定的能量（E=h ν）和动量（p=λh）.（3）光的波动性是大量光子的集体表现，光子在空间各点出现的可能性大小（概率），可以用波动规律来描述，是一种概率波；粒子性是少数光子的个别行为.（4）光子不同于牛顿提出的光的“弹性小球”假说.光波也不同于经典物理中提出的弹性介质振动形成的“弹性波”.两者有着本质的区别.典题导考绿色通道：解此类题的关键是要理解以下知识要点：（1）光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性.（2）光的波动性在光的传播过程中表现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；光的粒子性在它与物质相互作用时表现出来，光子具有一定的能量（E=h ν）和动量（p=λh）.【典题变式】关于光的波动性与粒子性，下列说法正确的是（）A.大量光子的行为能明显地表现出波动性，而个别光子的行为往往表现出粒子性B.频率越低、波长越长的光子波动性明显，而频率越高、波长越短的光子粒子性明显C.光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质相互作用时往往显示粒子性D.据光子说，光子的能量是与频率成正比的，这说明了光的波动性与光的粒子性是统一的答案：ABCD。

高中物理第十七章(波粒二象性)教案设计与知识点解析

高中物理第十七章（波粒二象性）教案设计与知识点解析新课标要求1、内容标准（1）了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

（2）通过实验了解光电效应。

知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。

（3）了解康普顿效应。

（4）根据实验说明光的波粒二象性。

知道光是一种概率波。

（5）知道实物粒子具有波动性。

知道电子云。

初步了解不确定性关系。

（6）通过典型事例了解人类直接经验的局限性。

体会人类对世界的探究是不断深入的。

例1：通过电子衍射实验，初步了解微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。

2、活动建议：阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。

17.1 能量量子化：物理学的新纪元三维教学目标1、知识与技能（1）了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。

（2）了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。

（3）了解能量子的概念。

2、过程与方法（1）了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

（2）体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

3、情感、态度与价值观：领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

教学重点：能量子的概念教学难点：黑体辐射的实验规律教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备教学过程：第一节能量量子化：物理学的新纪元（一）引入新课介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。

）19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。

在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。

另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。

当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。

新人教版学案：高中第十七章波粒二象性第2节光的粒子性学案选修3-5(物理)

1．了解光电效应及其实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾。

2．理解光电效应方程及其意义，会用爱因斯坦光电效应方程分析有关问题，了解爱因斯坦光子说的提出过程，感受实验探究在物理学发展中的作用。

3．会用图象描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图象求最大初动能、截止频率和普朗克常量。

4．了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量。

一、光电效应的实验规律1．光电效应：在光的照射下金属发射电子的现象，发射出来的电子叫做□01光电子。

2．光电效应的实验规律(1)存在□02饱和电流。

(2)存在遏止电压和□03截止频率。

(3)光电效应具有□04瞬时性。

二、爱因斯坦的光电效应方程1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为□01光子，频率为ν的光的能量子的能量为hν。

2．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：□02hν＝E k＋W0或□03E k＝hν－W0。

(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的□04逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k。

三、康普顿效应1．光的散射：光在介质中与物质微粒的相互作用，使光的□01传播方向发生改变的现象。

2．康普顿效应：在光的散射中，散射光中除了与入射光波长相同的成分外，还有波长□02更长的成分的现象。

3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有□03动量，深入揭示了光的粒子性的一面。

4．康普顿效应解释：光子的动量p ＝□04hλ。

当入射光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分□05动量转移给电子，因此有些光子散射后波长□06变长。

判一判(1)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能可能相同，但最大初动能一定不同。

( )(2)用光照射光电管能发生光电效应，若给光电管加正向电压时，光电流随电压的增大会一直增大，加反向电压时，光电流随电压增大而逐渐减小至0。

【新步步高】2015-2016学年高中物理第十七章波粒二象性 2 光的粒子性学案新人教版选修3-5

2 光的粒子性[目标定位] 1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规律.2.能用爱因斯坦光电效应方程对光电效应作出解释，会用光电效应方程解决一些简单的问题.3.了解康普顿效应及其意义．一、光电效应1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．2．光电子：光电效应中发射出来的电子．3．光电效应的实验规律(1)存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大．(2)存在着遏止电压和截止频率：入射光的频率低于截止频率时不能(填“能”或“不能”)发生光电效应．(3)光电效应具有瞬时性：光电效应中产生电流的时间不超过10－9 s.想一想紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度．二、爱因斯坦的光电效应方程1．光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子为hν．2．爱因斯坦光电效应方程的表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.想一想怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程？答案爱因斯坦光电效应方程中的hν是入射光子的能量，逸出功W0是光子飞出金属表面消耗的能量，E k是光子的最大初动能，因此爱因斯坦光电效应方程符合能量的转化与守恒定律．三、康普顿效应1．康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．2．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，深刻揭示了光的粒子性的一面．3．光子的动量表达式：p ＝hλ．一、光电效应现象1．光电效应的实质：光现象――→转化为电现象． 2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．光电子：光电效应中发射出来的光电子，其本质还是电子．例1图17－2－1一验电器与锌板相连(如图17－2－1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．答案 (1)减小 (2)无解析当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．二、光电效应的实验规律1．光电效应的四个规律(1)任何一种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须大于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．(4)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s.2．掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能．(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光子数．(3)饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数．3．逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.例2图17－2－2利用光电管研究光电效应实验如图17－2－2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变答案 D解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A 错误；因不知阴极K 的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B 错误；即使U AK ＝0，电流表中也有电流，所以选项C 错误；当滑动触头向B 端滑动时，U AK 增大，阳极A 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A 时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK ，光电流也不会增大，所以选项D 正确．针对训练1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A ．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B ．逸出的光电子的最大初动能将减小C ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D ．有可能不发生光电效应答案 C解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A 错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B 错误；入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C 正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D 错误．三、光电效应方程的理解与应用 1．光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为E ＝h ν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W 0，则电子离开金属表面时动能最大为E k ，根据能量守恒定律可知：E k ＝h ν－W 0. 2．光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝h ν－W 0>0，亦即h ν>W 0，ν>W 0h＝νc ，而νc ＝W 0h恰好是光电效应的截止频率．图17－2－33．E kmν曲线如图17－2－3所示是光电子最大初动能E km随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．例3图17－2－4如图17－2－4所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( ) A．1.9 eV B．0.6 eVC．2.5 eV D．3.1 eV答案 A解析由题意知光电子的最大初动能为E k＝eU c＝0．60 eV，所以根据光电效应方程E k＝hν－W0可得W0＝hν－E k＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV针对训练2图17－2－5如图17－2－5所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．光电效应现象1．(2013·上海高考)当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子答案 C解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误．光电效应规律2．用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应．现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是( )①光电子的最大初动能不变②光电子的最大初动能减小③单位时间内产生的光电子数减少④可能不发生光电效应A．①③ B．②③ C．①② D．③④答案 A解析由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，与入射光的强度无关，故①对；单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数减少，即③也正确．3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是( ) A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射答案 C解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的截止频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝cλ，所以选项C正确．光电效应方程的理解与应用4．(2014·广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能E k＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确．5.图17－2－6如图17－2－6所示是光电效应中光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象．从图中可知( )A．E k与ν成正比B．入射光频率必须大于或等于极限频率νc时，才能产生光电效应C．对同一种金属而言，E k仅与ν有关D．E k与入射光强度成正比答案BC解析由E k＝hν－W0知B、C正确，A、D错误．(时间：60分钟)题组一光电效应的现象及规律1．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件．下列表述正确的是( )A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应答案 A解析电池是把其他形式的能转化为电能的装置．而硅光电池即是把光能转变成电能的一种装置．2.图17－2－7(2014·文昌高二检测)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图17－2－7所示，这时( ) A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象D．若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子答案BC解析锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，B对、A错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，C对、D错．3．(2014·东莞高二检测)用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则( )A．可能不发生光电效应B．逸出光电子的时间明显变长C．逸出光电子的最大初动能不变D．单位时间逸出光电子的数目变小答案CD解析由于太阳光含有紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又因为光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变小，C、D正确，A错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B错误．4．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C．发生光电效应的时间一般都大于10－7 sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比答案 D解析由ε＝hν＝h cλ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A错；由E k＝hν－W0知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光的强度无关，故B错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s，故C错．5.图17－2－8如图17－2－8所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间太短D．电源正、负极接反答案BD解析金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出．发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流．入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；电路中电源正负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误．6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加答案AD解析光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小．当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加，又紫光的频率高于绿光的频率．而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加．故正确选项有A、D.题组二光电效应方程及应用7．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是( )A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功成线性关系答案ADE解析E k＝hν－W0＝h cλ－W0，同种金属逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能E k与逸出功成线性关系．8．(2014·柳州高二检测)用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k随入射光频率ν变化的E kν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个E kν坐标系中，则正确的图是( )答案 A解析根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，E kν图象的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率．由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率越高，所以A正确、B错误．9.图17－2－9已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能E k跟入射光的频率ν的关系图象如图17－2－9中的直线1所示．某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2，E2<E1，关于这种金属的最大初动能E k 跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的( )A．a B．bC．c D．上述三条图线都不正确答案 A解析根据光电效应方程知，E kν为一次函数，普朗克常量h是斜率，h是确定的值，虽然金属的逸出功不同，但两个E kν图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用E k＝hν－W0，结合图象E2<E1，hν相同，所以W1<W2，即直线在纵轴上的截距W2大，故选A.10．在光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.答案hcλ0hce·λ0－λλ0λ题组三综合应用11．频率为ν的光照射到一种金属表面上，有电子从金属表面逸出，当所加反向电压U的大小增大到3 V时，光电流刚好减小到零．已知这种金属的极限频率为νc＝6.00×1014Hz，因此入射光的频率ν＝________Hz.(电子电荷量e＝1.60×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)答案 1.32×1015解析光电子的最大初动能E k ＝eU c ①由爱因斯坦光电效应方程有E k ＝h ν－h νc ②联立①②得：ν＝eU c h＋νc ＝1.32×1015 Hz 12．分别用λ和34λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3.以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？答案 5hc 6λ解析设此金属的逸出功为W ，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：E k1＝hc λ－W ① 当用波长为34λ的光照射时：E k2＝4hc 3λ－W ② 又E k1E k2＝13③ 解①②③组成的方程组得：W ＝5hc 6λ. 13．铝的逸出功为4.2 eV ，现用波长200 nm 的光照射铝的表面．已知h ＝6.63×10－34 J ·s ，求： (1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的截止频率．答案 (1)3.225×10－19 J (2)2.016 V (3)1.014×1015 Hz解析 (1)根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0有E k ＝hc λ－W 0＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9 J －4.2×1.6×10－19 J ＝3.225×10－19 J (2)由E k ＝eU c 可得U c ＝E k e ＝3.225×10－191.6×10－19 V ＝2.016 V. (3)h νc ＝W 0知νc ＝W 0h ＝Hz ＝1.014×1015 Hz.。

高中物理第十七章波粒二象性本章整合学案新人教选修

第十七章波粒二象性本章整合知识网络专题归纳专题一光电效应的规律和爱因斯坦光电效应方程有关光电效应的问题主要是两个方面，一是关于光电效应现象中有关规律的判断，另一方面是应用光电效应方程进行简单的计算，处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各物理量之间的决定关系。

光电效应的规律是：①极限频率ν0，是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据。

若ν<ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；②最大初动能E k，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；③饱和光电流与光的强度有关，在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数。

光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W0的关系为光电效应方程，表达式为E k＝hν－W0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒。

【例题1】关于光电效应的规律，下列说法不正确的是( )A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B．当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大产生的光电子数越多C．对某金属，入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功越大的金属产生的光电子的最大初动能也越大解析：由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知入射光频率ν越高，E k值越大，故A项正确；当某种色光照射金属表面能产生光电子，入射光强度越大，单位时间照射到金属单位面积上的光子数就越多，光子与光电子是一对一的关系，因而产生的光电子数越多，故B项正确；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属极限频率，所以入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应，故C项正确；不同金属W0不一样，由E k＝hν－W0知，同频率的光照射时，逸出功W0大的金属，光电子的最大初动能小，所以D错误。

答案：D专题二对光的波粒二象性的进一步认识1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性，如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律。

高中物理第十七章波粒二象性学案新人教选修

第十七章波粒二象性[自学导案]一、自主学习：认真阅读课本28-33，思考并回答下列问题。

（一）能量子：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量ε的______倍，这个不可再分的最小能量值ε称为能量子。

能量子的表达式：ε=__________ （其中普朗克常量h=6.626 10-34J·S）（二）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的从表面逸出的现象，叫光电效应，发射出来的电子被称为__________。

（1）光电效应的规律：①存在着________电流，入射光越___ _，____ _电流越大，即单位时间内发射的光电子数目越。

②存在着________电压Uc和________频率νc。

光电子的能量只与入射光的有关，与入射光的无关。

③入射光频率截止频率时，不发生光电效应。

（2）逸出功：使电子脱离某种金属所做功的__________值，称做这种金属的逸出功W0。

（3）光子说：在空间传播的光不是__________，而是一份一份的，每一份称为__________，光子的能量E=__________（4）光电效应方程：_______ ___________光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光强度________。

只有当hν_____ W0时，才有光电子逸出。

ν0= W0/h就是光电效应的__________。

（三）光的波粒二象性：光既具有__________，又有__________。

（四）物质波：实物粒子也具有性，叫做物质波，又叫波。

波长= 。

[例题研究]例1：在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图1－2－6所示．则可判断出：（）A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能单色光例2：如图所示是做光电效应实验的装置简图。

19-20版：17.4 概率波（步步高）

√D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合
下，光的粒子性表现得明显
解析个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故正确选项为A、D.
片上的情况呈现出规律性
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答案光的波动性.综合上面三个图象可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波.
知识深化
1.光波是概率波干涉、衍射中光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小.这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定.所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波. 2.物质波也是概率波电子和其他微观粒子，同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波.电子干涉条纹中的明纹处是电子落点概率大的地方，暗纹处是电子落点概率小的地方，概率的大小受波动规律的支配.
言粒子落在什么位置，即单个粒子到达什么位置是随机的.
2.大量粒子运动的必然性：大量粒子的行为表现出波动性的一面，受波动规
律支配.
3.频率低的光波动性明显，频率高的光粒子性明显.
针对训练 (多选)对光的认识，以下说法正确的是
√A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B.高频光是粒子，低频光是波 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了
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2.(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是
√A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒也具有波粒二象性 √B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 √C.波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动中是统一的

高中物理第十七章波粒二象性第四节概率波第五节不确定性关系预习导航学案新人教版

第四节概率波第五节不确定性关系预习导航1．经典的粒子和经典的波(1)经典粒子：①含义：粒子有一定的空间大小，具有一定的质量，有的还带有电荷。

②运动的基本特征：遵从牛顿运动定律，任意时刻有确定的位置和速度，在时空中有确定的轨道。

(2)经典的波：①含义：在空间是弥散开来的。

②特征：具有频率和波长，即具有时空的周期性。

2．概率波(1)光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的相互作用的结果，光子本身的波动性是它固有的性质。

光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定，所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波。

(2)物质波也是概率波：对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是不确定的，但是在某点附近出现的概率的大小可以由波动的规律确定。

对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波。

3．不确定性关系(1)定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，我们把这种关系叫不确定性关系。

(2)表达式：Δx Δp ≥4h，其中用Δx 表示粒子位置的不确定量，用Δp 表示在x 方向上动量的不确定量，h 是普朗克常量。

(3)由不确定性关系可知，微观粒子的位置和动量不能同时被确定，也就决定了不能用“轨迹”来描述粒子的运动。

4．物理模型与物理现象在经典物理学中，对于宏观对象，我们分别建立粒子模型和波动模型；在微观世界里，也需要建立物理模型，像粒子的波粒二象性模型。

思考在微观物理学中，我们不可能同时准确地知道某个粒子的位置和动量，那么粒子出现的位置是否就是无规律可循的？提示：粒子出现的位置还是有规律可循的，那就是统计规律。

比如干涉、衍射的亮斑位置就是粒子出现概率大的位置。

【新步步高】2015-2016学年高中物理第十七章波粒二象性1能量量子化导学案新人教版选修3-5

1能量量子化[ 目标定位 ] 1. 认识黑体辐射的实验规律.2. 认识能量子的观点及其提出的科学过程.3. 认识宏观物体和微观粒子的能量变化特色．一、黑体与黑体辐射[ 问题设计 ]1．我们四周的物体都在进行热辐射．为何我们只好察看到部分物体的热辐射？答案不一样物体辐射的电磁波的波长不一样，波长较长的电磁波不可以惹起人的视觉，波长在某范围内的电磁波才能惹起人的视觉．2．研究热辐射的规律时，为何人们特别注意黑体辐射？答案一般资料的物体，辐射电磁波的状况与温度和资料的种类及表面状况相关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关．[ 重点提炼 ]1．热辐射：我们四周的全部物体都在辐射电磁波，这类辐射与物体的温度相关，所以叫热辐射．2．黑体：假如某种物体能够完整汲取入射的各样波长的电磁波而不发生反射，这类物体就是绝对黑体，简称黑体．3．物体辐射出的电磁波与物体的温度相关．室温下辐射的电磁波的波长较长，不可以惹起人的视觉，跟着温度的高升，热辐射中较短波长的成分愈来愈强．所以辐射强度按波长的散布状况随物体的温度有所不一样．4．黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关．二、黑体辐射的实验规律1．黑体辐射的实验规律：跟着温度的高升，一方面，各样波长的辐射强度都有增添；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动．如图 1 所示．图 12．对黑体辐射的解说：维恩公式在短波区与实验特别靠近，在长波区则与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符．因为波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这类荒唐结果被以为是物理学理论的灾害，当时称为“紫外灾害”．三、能量子[ 问题设计 ]微观粒子的能量能否同宏观物体的能量同样，拥有连续性？答案微观粒子的能量是分立的，而不是连续的．[ 重点提炼 ]1．定义：振动着的带电微粒的能量只好是某一最小能量值的整数倍，所辐射或汲取的能量是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或汲取的．这个不行再分的最小能量值ε 叫做能量子．2．大小：不行再分的最小能量值ε＝ hν，此中ν是电磁波的频次， h 是普朗克常量， h＝×10－34J·s.一、黑体辐射规律例 1对于对黑体的认识，以下说法正确的选项是()A．黑体只汲取电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的散布除与温度相关外，还与资料的种类及表面状况相关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与温度相关，与资料的种类及表面状况没关D．假如在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和汲取，最后不可以从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体分析黑体自己辐射电磁波，不必定是黑的，应选项 A 错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关，应选项 B 错误，选项 C 正确；小孔只汲取电磁波，不反射电磁波，所以是小孔成了一个黑体，而不是空腔，应选项D错误．答案C例 2 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就能够确立炉内的温度．如图 2 所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象．则以下说法正确的是 ()图 2A ．T 1 >T 2B ．T 1 <T 2C ．跟着温度的高升，黑体的辐射强度都有所降低D ．跟着温度的高升，辐射强度的极大值向波长较长方向挪动分析一般资料的物体辐射能的多少决定于物体的温度 ( T ) 、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，所有汲取任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的散布只与温度有关．实验表示，跟着温度的高升，各样波长的辐射强度都有所增添，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动．从图中能够看出，λ 1<λ 2， T 1>T 2，此题正确选项为 A.答案A二、能量子的计算例 3光是一种电磁波，可见光的波长的大概范围是400～ 700 nm.400 nm 、 700 nm 电磁辐射的能量－ 34子的值各是多少？ ( h ＝6.63 ×10J ·s) 分析依据公式 ν ＝ c和 ε ＝ ν 可知：λh400 nm 对应的能量子8cε 1＝－34×3.0 ×10＝6.63 ×10400×10－ 9Jhλ 1≈ 4.97 ×10 －19 J.700 nm 对应的能量子3.0 ×10 8c＝6.63 ×10－34J2＝ h λ ×700×10－ 9ε 2≈ 2.84 ×10 －19 J.答案4.97 ×10－19J 2.84 ×10 －19 J例 4小灯泡的功率 P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，均匀波长λ＝ 10－6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？ ( h＝6.63 ×10 －34 J·s)分析每秒钟小灯泡发出的能量为E＝ Pt ＝1 J1个光子的能量：hc 6.63 ×10 －34×3×10 8ε＝hν＝λ＝10－6J＝1.989 ×10 －19 J小灯泡每秒钟辐射的光子数：E118n＝ε＝×10－19≈5×10( 个)答案5×1018 个1．( 黑体辐射规律 ) 如图 3 所示，画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象能够看出，跟着温度的高升，则()图 3A．各样波长的辐射强度都有增添B．只有波长短的辐射强度增添C．辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动D．辐射电磁波的波长先增大后减小答案AC分析依据黑体辐射的实验规律和辐射强度与波长的关系可判断A、 C正确．2．( 能量子的理解) 红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是()A．红光 B ．橙光C．黄光 D ．绿光答案A分析在四种颜色的光中，红光的波长最长而频次最小，由光子的能量e＝ hν可知红光光子能量最小．3．( 能量子的计算) 某激光器能发射波长为λ 的激光，发射功率为P，c 表示光速， h 为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为()λP hPA. hcB.λcλcPC. hD ．λPhc答案Ahc P λ P分析每个光量子的能量ε＝ hν＝λ，每秒钟发射的总能量为P，则 n＝ε＝hc.黑体黑体辐射黑体辐射的特色黑体辐射的实验规律能量量子化定义能量子大小ε＝ hν能量子假说的意义题组一黑体辐射规律1．对黑体辐射电磁波的波长散布有影响的要素是()A．温度 B ．资料C．表面状况 D ．以上都正确答案A分析黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关．2．以下表达正确的选项是()A．全部物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的状况只与温度相关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关D．黑体能够完整汲取入射的各样波长的电磁波答案ACD分析依据热辐射的定义知， A 正确；依据热辐射和黑体辐射的特色知一般物体辐射电磁波的状况除与温度相关外，还与资料的种类和表面状况相关，而黑体辐射只与黑体的温度相关，B 错误，C 正确；依据黑体的定义知D 正确．3．能正确解说黑体辐射实验规律的是()A ．能量的连续经典理论B ．普朗克提出的能量量子化理论C ．以上两种理论系统任何一种都能解说D ．牛顿提出的微粒说答案B4．以下对于黑体辐射的实验规律表达正确的选项是 ()A ．跟着温度的高升，各样波长的辐射强度都有所增添B ．跟着温度的高升，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动C ．黑体热辐射的强度与波长没关D ．黑体辐射无任何规律答案AB分析黑体辐射的规律为跟着温度的高升各样波长的辐射强度都增添，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动．故A 、B 对．题组二对能量子的理解和计算5．对于带电微粒的辐射和汲取能量时的特色，以下说法正确的选项是()A ．以某一个最小能量值一份一份地辐射或汲取B ．辐射和汲取的能量能够不是某一最小值的整数倍C ．汲取的能量能够是连续的D ．辐射和汲取的能量都能够是连续的答案A分析带电微粒辐射和汲取能量时是以最小能量值——能量子ε 的整数倍一份一份地辐射或汲取的，是不连续的．应选项A 正确，选项B 、C 、D 均错．6．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转变为电能．如有 N 个波长为 λ 0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为 ( h 为普朗克常量 )()A ． ·cB ．·ch λ 0Nh λ 0C ． · λ 0D ． 2 λ 0答案 B分析一个光子的能量 ε ＝ h ν＝ hcE ＝ Nh c，则 N 个光子的总能量. 选项 B 正确．λ 0λ07．氮—氖激光器发出波长为633 nm 的激光，当激光器的输出功率为1 mW 时，每秒发出的光子数为()A ．2.2 ×10 15B ．3.3 ×10 15C ．2.2 ×10 14D ．3.3 ×10 14 答案BhcPt分析一个该光子的能量ε ＝ h ν ＝ λ . 当激光器输出功率为1 mW 时，每秒发出的光子数为 N ＝ ε ＝PtN ≈ ×1015个． B 正确．c 代入数据得h λ8．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘系统成．若在结两头加恒定电压 U ，则它会辐射频次为 ν 的电磁波，且 ν 与 U 成正比，即 ν ＝ kU . 已知比率系数 k 仅与元电荷 e 的 2 倍和普朗克常量h 相关．你可能不认识此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在以下选项中，推理判断比率系数k的值可能为 ()A.hB.2eC ． 2D. 12ehhe2he答案B分析电磁波的频次 ν、普朗克常量 h 、能量 E 之间的关系 E ＝ h ν ，因为 ν ＝ kU ，所以 E ＝ hkU ；2电压 U 、电量 q 与能量 E 的关系是 E ＝ qU ，由题意知 q ＝ 2e ，所以 k ＝ h . 题组三综合应用9．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获取能量为2 400 J 、波长 λ＝ 0.35 μ m 的紫外激光．已知普朗克常量 h ＝6.63 ×10 －34 J ·s ，则该紫外激光所含光子数为多少？答案 4.23 ×10 21( 个 )分析紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再依据紫外激光发射的总能量为2400 J ，即可求得紫外激光所含光子数．－34×3×10 8hc 6.63 ×10 J ≈5.68 ×10 －19J ．则该紫外激光所含光子数紫外激光能量子的值为ε 0＝ λ ＝0.35 ×10－6n ＝E＝2400－ 19≈ ×10 21(个) ．ε×1010．经丈量，人体表面辐射本事的最大值落在波长为940 μ m 处．依据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为 T λ m ＝ ×10 －1m ·K ，由此估量人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？( h ＝6.63 ×10 －34J ·s)答案36 ℃2.12 ×10 －22 J2.90 ×10－1m ·k 2.90 ×10 －1分析人体表面的温度为 T ＝λ m＝ 940×10 －6 K ≈309 K ≈36 ℃. 人体辐射的能量子的值为 ε ＝ hc8＝6.63 ×10－34×3×10 －6 J ＝2.12 ×10 －22J.λ m940×10。

高中物理第十七章波粒二象性第二节光的粒子性预习导航学案新人教版选修3-5(new)

第二节光的粒子性预习导航1．光电效应（1）光电效应:照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象.（2)光电子：光电效应中发射出来的电子.（3）光电效应的实验规律：①存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大.这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

②存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。

当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。

③光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的,从光照射到产生光电流的时间不超过10－9 s。

（4)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值。

不同金属的逸出功不同。

思考金属中的电子怎样才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子？提示：只有电子吸收了足够的能量后才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子。

2．爱因斯坦的光电效应方程（1)光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子被称为光子。

（2）爱因斯坦的光电效应方程：①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0。

②物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k。

思考同一频率的光照射不同的金属发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？提示：由于不同金属的逸出功不同,发生光电效应时，逸出的光电子初动能也就不同了。

3．康普顿效应（1）在光的散射中,除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。

这个现象称为康普顿效应.（2)康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面.4．光子的动量光子的动量p＝h，其中h为普朗克常量，λ为光的波长.尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。

新人教版学案：高中第十七章波粒二象性3粒子的波动性学案选修3-5(物理)

一、光的波粒二象性 1．光的本性光能够发生干涉、衍射现象，说明光具有波动性；光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性．即光具有波粒二象性．2．光子的能量和动量能量表达式：ε＝hν，动量表达式：p ＝h λ.3．h 的意义能量和动量是描述物质的粒子性的重要物理量，波长和频率是描述物质的波动性的典型物理量，表达式中左边是粒子性、右边是波动性，是h 起了重要作用，架起了波动性和粒子性的桥梁．光具有波动性是否说明光就是我们宏观意义上的波？提示：不是．光具有粒子性，也具有波动性，所以我们说光具有波粒二象性，这里的粒子不是我们平时所说的粒子，同样这里的波也不是我们宏观意义上的波．二、粒子的波动性 1．物质的分类物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．2．德布罗意波任何一种实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波．3．物质波的波长和频率波长公式：λ＝hp，频率公式：ν＝εh.三、物质波的实验验证宏观物体的德布罗意波波长太小，很难观察到它们的波动性．微观粒子则不同，可找到与其波长差不多的障碍物或孔．如1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束演示实验，得到了明显的衍射图样，从而证实了电子的波动性．德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们观察运动着的汽车(如图所示)，并未感到它的波动性．你如何理解该问题？请与同学交流自己的看法．提示：一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大、动量大、波长短，难以观测．考点一光的波粒二象性1．对光的本性认识的几个阶段学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认实验光的直线光的干能在真空中光电效应、光既有波二象性(1)光子说并没有否定波动性，E＝hν中，ν表示光的频率，表示了波的特征．光既具有波动性，又具有粒子性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同．(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为.【例1】关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )A．波粒二象性指光有时表现为波动性较明显，有时表现为粒子性较明显B．光波频率越高，粒子性越明显C．能量越大的光子，其波动性越显著D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性结合波粒二象性的相关理论进行判断即可．【答案】C【解析】波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D说法正确．光的频率越高，能量越高，粒子性相对波动性越明显，B说法正确，C说法错误．总结提能本题主要考查对波粒二象性的相关概念的理解，属于较简单的题目，我们通过对教材的熟悉就可以掌握相关概念．有关光的本性，下列说法正确的是( D )A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析：光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子．波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．考点二物质波的理解和有关计算1．物质的分类：物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．2．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．3．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．4．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．5．对于光，先有波动性(即ν和λ)，再在量子理论中引入光子的能量ε和动量p来补充它的粒子性．反之，对于实物粒子，则先有粒子概念(即ε和p)，再引入德布罗意波(即ν和λ)的概念来补充它的波动性．不过要注意这里所谓波动性和粒子性，仍然都是经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的．综上所述，德布罗意的推想基本上是爱因斯坦1905年关于光子的波粒二象性理论(光粒子由波伴随着)的一种推广，使之包括了所有的物质微观粒子．【例2】武汉综合新闻网2010年8月21日报道：近日，一种发源于南亚没有抗生素可以抵御的“超级细菌”成为社会关注的热点．假若一个细菌在培养器皿中的移动速度为3.5 μm/s，其德布罗意波长为1.9×10－19 m ，试求该细菌的质量．【答案】 1.0×10－9 kg【解析】由公式λ＝hp得该细菌的质量为m ＝p v ＝h vλ＝ 6.626×10－343.5×10－6×1.9×10－19kg＝1.0×10－9 kg.德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝hp，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的1104.求：(1)电子的动量大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小(电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取1位有效数字)．答案：(1)1.5×10－23 kg·m/s (2)U ＝h 22emλ2 8×102 V 解析：(1)由λ＝hp得电子的动量大小p ＝h λ＝ 6.6×10－34440×10－9×10－4kg·m/s＝1.5×10－23 kg·m/s(2)设加速电压为U ，由动能定理得eU ＝12mv 2而12mv 2＝p 22m ，所以U ＝p 22em ＝h 22emλ2 代入数据得加速电压的大小U ＝8×102 V重难疑点辨析对牛顿“微粒说”与爱因斯坦“光子说”的区分光的本性的探究过程是人类对物理现象及物理规律不断认识、提高、再认识、再提高的反复过程，经历了肯定、否定、否定之否定的循环，科学家们利用他们的聪明智慧和不断探究，经历了激烈的大论战，历时数千年，终于形成今天对光的比较深刻的认识．我们在学习过程中既要熟记重要的物理学史，又要学习科学家们勇于探索、追求真理的精神．【典例】 (多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )A ．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B ．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C ．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D ．光具有波粒二象性【解析】牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A 错．干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B 正确．麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C 正确．光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D 正确．【答案】 BCD惠更斯的波动说与牛顿的微粒说由于受传统宏观观念的影响，都试图用一种观点去说明光的本性，因而它们是相互排斥、对立的两种不同的学说．麦克斯韦的光的电磁说与爱因斯坦的光子说是对立的统一体，揭示了光的行为的二重性：既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．1．下列说法中正确的是( C )A．物质波属于机械波B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波D．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性解析：任何一个运动的物体都具有波动性，但因为宏观物体的德布罗意波波长很短，所以很难看到它的衍射和干涉现象，所以C项对，B、D项错．物质波不同于宏观意义上的波，故A项错．2．(多选)表中列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，根据表中数据可知( ABC )质量/kg速度/m·s－1波长/m弹子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30电子(100 eV)9.1×10－31 5.0×106 1.2×10－10无线电波(1 MHz)— 3.0×108 3.0×102B．无线电波通常只能表现出波动性C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D．只有可见光才有波粒二象性解析：弹子球的波长太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度相近，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知，D错误．3．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源．X 射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ，h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以E 和p 分别表示X 射线每个光子的能量和动量，则( D )A ．E ＝hλc，p ＝0 B ．E ＝hλc，p ＝hλc 2C ．E ＝hc λ，p ＝0 D ．E ＝hc λ，p ＝h λ解析：根据E ＝hν，且λ＝h p，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为E ＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ.4．紫外线光子的动量为hνc.一个静止的O 3吸收了一个紫外线光子后( B )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿与光子运动方向相反的方向运动D ．可能向任何方向运动解析：由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O 3分子与光子原来运动方向相同．故正确选项为B. 5．(多选)利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样，如图所示．已知电子质量为m ，电荷量为e ，初速度为0，加速电压为U ，普朗克常量为h ，则下列说法中正确的是( AB )A ．该实验说明了电子具有波动性B ．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝h2meUC ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，故A项正确；由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，所以λ＝h2meU，B项正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子波长越小，衍射现象就越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故C、D项错误．。

高中物理第十七章波粒二象性第四节概率波第五节不确定性关系预习导航学案新人教选修

第四节概率波第五节不确立性关系预习导航情境导入课程目标什么是概率波？1949 年，物理学家费尔曼做了一个特别精准的弱电子流衍射实验。

如下图，从衍射的结果说了然什么是概率1. 认识经典粒子和经典波的特色。

波。

2．认识概率波的内容。

3．认识不确立性关系的内容。

1．经典的粒子和经典的波(1)经典粒子：①含义：粒子有必定的空间大小，拥有必定的质量，有的还带有电荷。

②运动的基本特色：遵照牛顿运动定律，随意时辰有确立的地点和速度，在时空中有确定的轨道。

(2)经典的波：①含义：在空间是弥散开来的。

②特色：拥有频次和波长，即拥有时空的周期性。

2．概率波(1)光波是一种概率波：光的颠簸性不是光子之间的互相作用的结果，光子自己的颠簸性是它固有的性质。

光子在空间出现的概率能够经过颠簸的规律来确立，因此，从光子的概念上看，光波是一种概率波。

(2)物质波也是概率波：关于电子和其余微观粒子，单个粒子的地点是不确立的，可是在某点邻近出现的概率的大小能够由颠簸的规律确立。

关于大批粒子，这类概率散布致使确定的宏观结果，因此物质波也是概率波。

3．不确立性关系(1)定义：在经典物理学中，一个质点的地点和动量是能够同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的地点和动量是不太可能的，我们把这类关系叫不确立性关系。

(2) 表达式：x p≥h，此顶用x 表示粒子地点的不确立量，用p 表示在 x 方4向上动量的不确立量，h 是普朗克常量。

(3)由不确立性关系可知，微观粒子的地点和动量不可以同时被确立，也就决定了不可以用“轨迹”来描绘粒子的运动。

4．物理模型与物理现象在经典物理学中，关于宏观对象，我们分别成立粒子模型和颠簸模型；在微观世界里，也需要成立物理模型，像粒子的波粒二象性模型。

思虑在微观物理学中，我们不行能同时正确地知道某个粒子的地点和动量，那么粒子出现的地点能否就是无规律可循的？提示：粒子出现的地点仍是有规律可循的，那就是统计规律。

2015年高二物理导学案4.3《光的波粒二象性》(Word版含解析)(教科版3-5)

学案3 光的波粒二象性[学习目标定位] 1.了解康普顿效应及其意义，了解光子理论对康普顿效应的解释.2.知道光的波粒二象性，知道波和粒子的对立统一的关系.3.了解什么是概率波，知道光也是一种概率波．1．光是一种电磁波，具有波动性，具有干涉和衍射等波所特有的性质． 2．光子说光不仅在发射和吸收时是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，光子的能量ε＝hν.3．康普顿效应 (1)光的散射光子在介质中和物体微粒相互作用，使光的传播方向发生偏转，这种现象叫光的散射． (2)康普顿效应X 射线经物质散射后波长变长的现象． 4．光的波粒二象性(1)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性． (2)光的波动性的证明光能发生干涉、衍射和色散等波特有的现象． (3)光的粒子性的证明光在与其他物质相互作用时，能量和动量是以一份一份的形式进行交换的．光电效应现象和康普顿效应证明光具有粒子性．5．光子的能量ε＝hν，动量p ＝hλ，两式左侧的ε和p 描述光的粒子性，右侧的ν和λ描述光的波动性，两式把粒子性和波动性紧密地联系了起来． 6．光是一种概率波在双缝干涉实验中，屏上亮纹的地方，是光子到达概率大的地方，暗纹的地方是光子到达概率小的地方．所以光波是一种概率波，即光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小.一、对康普顿效应的理解[要点提炼]康普顿效应不仅有力地验证了光子理论，而且也证实了微观领域的现象，也严格遵循能量守恒和动量守恒定律．康普顿效应深刻揭示出光具有粒子性的一面．例1康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．图1给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰撞后光子可能沿方向________运动，并且波长______(填“不变”“变短”或“变长”)．图1解析因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞后光子和电子的总动量的方向与光子碰撞前动量的方向一致，可见碰撞后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，光子的能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．答案1变长二、对光的波粒二象性的理解[问题设计]联系回顾光的波动理论的发展过程，结合现学知识说明：哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具有粒子性？人们对光的本性的认识发展史经过哪几个阶段？答案光电效应和康普顿效应说明光具有波动性．光的干涉和衍射现象说明光具有粒子性．对光的本性的认识发展史1．对光的波粒二象性的理解光的波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧粒子性⎩⎪⎨⎪⎧ 实验依据⎩⎪⎨⎪⎧ 光电效应康普顿效应表现⎩⎪⎨⎪⎧个别光子表现出粒子性相互作用时表现出粒子性高频光粒子性显著波动性⎩⎪⎨⎪⎧实验依据⎩⎪⎨⎪⎧ 干涉衍射表现⎩⎪⎨⎪⎧ 大量光子表现出波动性光在传播时表现出波动性低频光波动性显著2．光子的能量E ＝hν和动量p ＝hλ普朗克常量h 把描述粒子性的能量E 和动量p ，与描述波动性的频率ν、波长λ紧密地联系在一起，生动地说明光具有波粒二象性．例2 有关光的本性，下列说法正确的是( )A ．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B ．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C ．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D ．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析 19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．但到了19世纪末又发现了光的新现象——光电效应，这种现象波动说不能解释，证实光具有粒子性．因此，光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和质点．波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客观事物的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．故选项D 正确．答案 D三、对光是概率波的理解[问题设计]双缝干涉实验中(如图2甲所示)，在光屏处放置照相底片，并设法减弱光的强度，使光子只能是一个一个地通过狭缝．图2如图乙所示，曝光时间短时，可看到底片上出现一些不规则分布的亮点，如图丙所示，延长曝光时间底片上出现的亮点更多了．曝光时间足够长，有大量光子通过狭缝，底片上出现了规则的干涉条纹，如图丁所示．如何解释曝光时间较短时的亮点和曝光时间较长时的干涉图样呢？答案底片上的亮点表明，光表现出粒子性，也看到光子的运动与宏观现象中质点的运动不同，没有一定的轨道．丙和丁图样说明，光的波动性是大量光子表现出来的现象，在干涉条纹中，那些光波强的地方是光子到达机会多的地方或是到达几率大的地方，光波弱的地方是光子到达机会少的地方．光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以光是一种概率波．[要点提炼]1．单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的．2．大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以光是一种概率波．例3在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大解析根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处．当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C 、D 选项正确．答案CD光的波粒二象性⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧波动性证明⎩⎪⎨⎪⎧ 干涉衍射粒子性证明⎩⎪⎨⎪⎧ 光电效应康普顿效应对立统一⎩⎪⎨⎪⎧ε＝hνp ＝hλ光是一种概率波1．一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去．则这个散射光子跟原来入射时相比( ) A ．散射光子的能量减少 B ．光子的能量增加，频率也增大 C ．速度减小 D ．波长减小答案 A解析由于光子既具有能量，也具有动量，因此在碰撞过程中遵循能量守恒定律，所以光子能量减少，频率减小，波长增大．2．下列实验中，能证实光具有粒子性的是( ) A ．光电效应实验 B ．光的双缝干涉实验 C ．光的圆孔衍射实验 D ．泊松亮斑实验答案 A解析光的双缝干涉、圆孔衍射、泊松亮斑实验都说明光具有波动性． 3．下列现象中说明光具有波动性的是( ) A ．光的直线传播B ．光的衍射C．光的干涉D．光电效应答案BC4．在双缝干涉实验中，若在光屏处放上照相底片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上出现__________；如果曝光时间足够长，底片上出现__________．答案不规则分布的点干涉图样解析在双缝干涉实验中，如果能使光子一个一个地通过狭缝，则曝光时间短时，底片上只出现一些不规则分布的点，不形成干涉特有的明暗相间的条纹，表现出光的粒子性．点的分布看似不规则，但点在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中光强分布的规律，若曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样规则的干涉条纹．在干涉条纹中光波强度大的地方，也就是光子到达机会多的地方，所以，从这种意义上，可以把显示波动性的光看做表明光子运动规律的一种概率波．。