高三物理实物粒子的波粒二象性
波粒二象性
(3)能量和轨道量子化假说．定态不连续，能量和轨道也不连 续，(即原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动 相对应，原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道分布也是 不连续的)
高考热点二：光电效应
1．光电效应 (1)在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应． (2)光电效应的规律．研究发现，光电效应有以下规律： ①极限频率的存在．各种金属都存在极限频率 ν0，只有 ν≥ν0 才能发生光电效应(与之对应的有极限波长 λ0，只有 λ≤λ0 才能发 生光电效应)； ②瞬时性．无论照射光强还是弱，只要超过极限频率，从光 照射到有光电子产生，经历的时间不超过 10－9 s，几乎是瞬时的．
遏止电压： 随反向电压增大 遏止电压与入射
直至光电流为零，所加电压为 光频率关系
遏止电压
第三步：定“模式” 该试题属于：“光电效应的“五类”问题”． 第一类：产生光电效应的条件 任何一种金属，都有一个极限频率 ν0，入射光的频率 ν 大于 这个极限频率才能产生光电效应，即 ν＞ν0(极限频率)，低于这个 频率的光则不能产生光电效应． 理解要点：根据 Ek＝hν－W0 条件为 ν>ν0，而不决定于入射 光的强度和照射时间．
B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终 有光电流产生
2021届高三物理三轮复习重难点培优：波粒二象性(解析版)
2021届高三三轮物理重难点培优：波粒二象性
1、 能正确解释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.牛顿提出的能量微粒说
D.以上说法均
2.下列说法不正确的是( )
A.平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能
B.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
C.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核
D.康普顿效应说明光具有粒子性,电子的衍射实验说明粒子具有波动性
3.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )
A.温度
B.材料
C.表面状况
D.以上都正确
4.下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是( )
A.在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射强度都增加，辐射强度极大值向频率较低的方向移动
B.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
C.用一束绿光照射某金属,能产生光电效应,现把这束绿光遮住一半,则没有光电子飞出
D.在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
5.下列说法错误的是( )
A.黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关
B.德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想,而电子衍射实验证实了他的猜想
C.康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量
D.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
6.从衍射的规律可以知道,狭缝越窄,屏上中央亮条纹就越宽,由不确定性关系式4h x p π
∆∆≥判断下列说法正确的是( ) A.入射的粒子有确定的动量,射到屏上粒子就有准确的位置
高三物理一轮复习课件 波粒二象性
第2节
波粒二象性
[多角练通]
1．(2014· 上海高考)在光电效应的实验结果中，与光的波动理 论不矛盾的是 A．光电效应是瞬时发生的 B．所有金属都存在极限频率 C．光电流随着入射光增强而变大 D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大 ( )
物理
第2节
波粒二象性
解析：光具有波粒二象性，既具有波动性又具有粒子性，光电 效应证实了光的粒子性。因为光子的能量是一份一份的，不能 积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A 项 错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频 率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B 项错误；光 强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与 波动性无关，C 项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以 入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能 变大，D 项错误。 答案：C
第2节
波粒二象性
图像名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
①截止频率 νc：图线与横轴的交点
遏止电压 Uc 与入射 光频率 ν 的关系图 线
②遏止电压 Uc： 随入射光频率的增 大而增大 ③普朗克常量 h：等于图线的斜率 与电子电量的乘积， 即 h＝ke。 (注： 此时两极之间接反向电压)
物理
第2节
波ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ二象性
2．四类图像
高二物理《波粒二象性》知识点波粒二象性知识点总结
高二物理《波粒二象性》知识点波粒二象性知识点
总结
波粒二象性是指光和物质粒子既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性的特征。
光的波动性：
1. 光可以传播并产生干涉、衍射、反射和折射等现象。
2. 光的波长和频率与其能量和颜色有关。
3. 光的波长越短，频率越高，能量越大。
光的粒子性（光子）：
1. 光的能量以离散的量子形式存在，称为光子。
2. 光子的能量由其频率确定，E = hf，其中h为普朗克常数。
3. 光子具有动量，p = hf/c，其中c为光速。
4. 光子与物质粒子之间可以发生相互作用。
物质粒子的波动性：
1. 物质粒子（如电子、中子和质子等）具有波动性，其波长由物质粒子的动量确定，λ= h/p。
2. 物质粒子的波长越短，动量越大，能量越高。
物质粒子的粒子性：
1. 物质粒子具有质量和电荷等属性，可在空间中定位并与其他粒子相互作用。
2. 物质粒子的运动具有定向性和速率，可以经历加速、碰撞、反弹和传递动量等过程。
波粒二象性的实验验证：
1. 双缝干涉实验：将光束通过双缝，观察在屏幕上出现的干涉条纹。
2. 非弹性散射实验：通过向物质粒子轰击金属原子等，观察其与原子发生相互作用的现象。
3. 康普顿散射实验：观察到X射线与物质粒子碰撞后发生能量和动量的转移。
波粒二象性的意义：
波粒二象性的发现和理解深化了我们对物质和能量本质的认识。它为解释光电效应、康普顿散射以及粒子的衍射和干涉等现象提供了理论基础，并在量子力学的发展中起到了重要的作用。
波粒二象性知识点总结
波粒二象性知识点总结
波粒二象性是量子力学的基础概念之一，是描述微观粒子行为的理论。这一概念也是对经典物理学“波动”与“粒子”概念的修正和补充。在日常生活中，我们所接触到的物体大多是宏观物体，其运动状态受牛顿力学的描述。但当我们观察到微观粒子时，牛顿力学已经无法描述其行为，因此需要量子力学的波粒二象性来描述。本文将介绍波粒二象性的基本知识点。
1. 波动性
在物理学中，“波”是指运动方式呈波浪形态的前进性振动，它具有振幅、波长、频率等物理量。波动是一种描述物质运动的方式，可以解释许多经典物理现象，如声波、光波等。然而，在描述物质微观粒子时，波动性并不能完全解释其现象。因此，我们需要引入第二个概念——粒子性。
2. 粒子性
“粒子”是指宏观物体的一个基本单元，由固定的质量和位置，以及运动状态（如速度、动量、能量）等特性组成。在经典物理
学中，物质被认为是由许多可观测的粒子组成的，这些粒子遵循牛顿定律。而当我们开始观察微观粒子时，我们会发现它们的行为并不完全符合牛顿力学，因此需要引入波粒二象性。
3. 波粒二象性
波粒二象性是指微观粒子既具有波动性，又具有粒子性，即它们既可以表现为波，又可以表现为粒子。这一概念是量子力学的基础之一，也是该学科的核心概念之一。
3.1 波动性表现为干涉和衍射
波动性的体现是微观粒子在干涉和衍射实验中的行为。波动的传播具有干涉和衍射的特性，这也是微观粒子的行为所遵循的规律。当一束微观粒子通过一个狭缝时，会出现干涉现象，即在远离狭缝的屏幕上形成干涉条纹。这种现象可以解释微观粒子在空间中的波动性。当微观粒子通过两个狭缝时，会出现衍射现象，即在屏幕上出现衍射条纹。这种现象也可以解释微观粒子在空间中的波动性。
高考物理一轮总复习课件：132波粒二象性
一
②波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统
一的
即时突破
(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，一切运动的微粒都具有波粒二象性
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，但在微观高速运动的现
3．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电 流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电 流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．
4．入射光强度与光子能量；入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积 上的总能量．
5．光的强度与饱和光电流；饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相 同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不 同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．
加深理解 光电效应的规律
1．每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生 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．当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正 比． 4．光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过10－9 s.
任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波
高考物理一轮复习 第十一章 动量 近代物理初步 第3讲 光电效应 波粒二象性教案-高三全册物理教案
第3讲光电效应波粒二象性
知识点一光电效应
1.定义：在光的照射下从物体发射出的现象(发射出的电子称为光电子).
2.产生条件：入射光的频率极限频率.
3.光电效应规律
(1)存在着饱和电流：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：光电子的能量只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发生光电效应.
(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.
答案：1.电子 2.大于
知识点二爱因斯坦光电效应方程
1.光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝.
2.逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的.
3.最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.
4.光电效应方程
(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝ .
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量有一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能.
答案：1.hν 2.最小值 3.电子 4.hν－W 0
知识点三 光的波粒二象性与物质波
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 性.
(2)光电效应说明光具有 性.
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 性.
2.物质波
(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率 的地方，暗条纹是光子到达概率 的地方，因此光波又叫概率波.
2024届福建省龙岩市高三下学期5月教学质量检测全真演练物理试题
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一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分 (共7题)
第(1)题
艺术体操是一项女子竞技项目，主要有绳操、球操、圈操、带操、棒操五项。带操动作柔软、流畅、飘逸、优美。如图所示是一位带操运动员的竞技场景，丝带的运动可以近似为一列简谐横波沿轴传播，时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的四个质点，时刻该波刚好传播到点，质点A的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）
A．时，质点A的位移为B．该波的传播速度是
C．波向轴负方向传播D．时质点通过的路程是80
第(2)题
如图1所示，一质量为2kg的物块受到水平拉力F作用，在粗糙水平面上作加速直线运动，其a-t图像如图2所示，t=0时其速度大小为2m/s。物块与水平面间的动摩擦因数。μ=0.1，g=10m/s²。下列说法错误的是（ ）
A．在t=2s时刻，物块的速度为5m/s
B．在0~2s时间内，物块的位移大于7m
C．在t=1s时刻，物块的加速度为
D．在t=1s时刻，拉力F的大小为5N
第(3)题
如图所示，一半径为R的绝缘环上均匀地带有电荷量为+Q的电荷，在位于圆环平面的对称轴上有一点P，它与环心O的距
离OP＝L，则P点的场强为（ ）
A．B．
C．D．
第(4)题
如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角均为45°，日光灯保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为（ ）
A．G和G B．和
C
．和D．和
第(5)题
2023年9月5日傍晚5点30分左右，一颗命名为“合肥高新一号”的卫星，从海上发射基地飞向太空，成为中国低轨卫星物联网的一部分。假设此卫星在赤道平面内绕地球做圆周运动，离地面高度等于地球半径R，运行方向与地球自转方向相同。已知地球
高中物理必备知识点 波粒二象性
第十六章波粒二象性
一、光电效应
1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)．
2．产生条件：入射光的频率大于极限频率．
3．光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应．
(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)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.
(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比．
二、光电效应方程
1．基本物理量
(1)光子的能量：ε＝hν其中h＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)．
(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值．
(3)最大初动能
发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值．
2．光电效应方程
爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来的．描述的是光电子的最大初动能
E k跟入射光子的能量hν和逸出功W之间的关系：E k＝hν－W
三、波粒二象性、物质波
1．光的波粒二象性
(1)光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有波粒二象性．
(2)大量光子运动的规律表现出光的波动性，单个光子的运动表现出光的粒子性．
(3)光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象．光波的频率越高，粒子性越明显，穿透本领越强．
2．物质波
任何一个运动的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它相对应，
其波长等于
h
mv，也称为德布罗意波、物质波。
特别提示：物质波既不是机械波，也不是电磁波，物质波乃是一种概率波．
高三物理粒子的波动性
2
p
2
2m
, 5 .93 10
24
6
p mυ
2mE k 5.4 10
=1.23Å (2)子弹:
h p
h= 6.63×10-34
= 1.0×10-40m
可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观 粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。
一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能
由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运 动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概 念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应， 该波的波长λ= h / p 。
【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意 波的波长。
解：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑 时速度v≈7m/s ，则
h p 6 . 63 10 50 7
34
m 1 . 9 10
36
m
由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难 表现出其波动性。
例题2 (1)电子动能Ek=100eV；(2)子弹动量 p=6.63×106kg.m.s-1, 求德布罗意波长。 解 (1)因电子动能较小，速度较小，可用非相对 论公式求解。
德布罗意波
波粒二象性
1、德布罗意波（物质波）
De . Broglie 1923年发表了题为“波和粒子”的 论文，提出了物质波的概念。 他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学中比 起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究 方法的话，那末在实物的理论中，是否发生了相反的错 误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略 了波的图象呢”
高三物理粒子的波动性(2024)
对未来科技发展的影响
推动量子科技的进步
粒子波动性作为量子力学的基本原理之一， 将为量子科技的发展提供重要的理论支撑和 技术支持。
促进精密制造与测量技术的 发展
基于粒子波动性的精密制造和测量技术将不断提高 制造精度和测量精度，推动工业制造和科学研究的 发展。
拓展人类对宇宙的认知
粒子波动性在高能物理和宇宙学中的应用将 有助于人类更深入地了解宇宙的奥秘，拓展 人类对宇宙的认知边界。
自旋量子数是描述粒子自旋状态的物理量，取 值为整数或半整数。不同自旋量子数的粒子在 磁场中表现出不同的波动性。
粒子的磁矩与其自旋角动量成正比，与粒子的 质量、电荷和自旋量子数有关。磁矩与磁场的 相互作用导致了粒子在磁场中的波动性行为。
塞曼效应与粒子波动性
塞曼效应是指原子在磁场中发生能级分裂的现象。当原子处于磁场中时，其能级会 发生分裂，形成多个子能级，每个子能级对应不同的磁量子数。
实物粒子也具有波粒二象性
实物粒子如电子、质子等，在高速运动时也会表现出波动性，其波长与动量成反比。
德布罗意波长公式
01
德布罗意波长公式为 λ=h/p，其 中 λ 是波长，h 是普朗克常量，p 是粒子的动量。该公式揭示了粒 子波动性与动量之间的关系。
02
对于不同动量的粒子，其德布罗 意波长也不同。动量越大的粒子 ，其波长越短，波动性越不明显 。
高中物理选修3-5波粒二象性知识点总结
⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点总结
波粒⼆象性是⾼考常考的内容，也是⾼中物理选修3-5课本中的重要知识点，下⾯是店铺给⼤家带来的⾼中物理波粒⼆象性知识点，希望对你有帮助。
⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点
⼀、能量量⼦化
1、量⼦理论的建⽴：1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最⼩能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量⼦
ε= hν
h为普朗克常数(6.63×10-34J.S)
2、⿊体：如果某种物体能够完全吸收⼊射的各种波长电磁波⽽不发⽣反射，这种物体就是绝对⿊体，简称⿊体。
3、⿊体辐射：⿊体辐射的规律为：温度越⾼各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极⼤值向波长较短的⽅向移动。(普朗克的能量⼦理论很好的解释了这⼀现象)
⼆、科学的转折光的粒⼦性
1、光电效应(表明光⼦具有能量)
(1)光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电⼦的现象叫做光电效应，发射出来的电⼦叫光电⼦。(实验图在课本)
(2)光电效应的研究结果：
新教材：①存在饱和电流，这表明⼊射光越强，单位时间内发射的光电⼦数越多;②存在遏⽌电压：;③截⽌频率：光电⼦的能量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;④效应具有瞬时性：光电⼦的发射⼏乎是瞬时的，⼀般不超过10-9s。
⽼教材：①任何⼀种⾦属，都有⼀个极限频率，⼊射光的频率必须⼤于这个极限频率，才能产⽣光电效应;低于这个频率的光不能产⽣光电效应;②光电⼦的最⼤初动能与⼊射光的强度⽆关，只随着⼊射光频率的增⼤⽽增⼤;③⼊射光照到⾦属上时，光电⼦的发射⼏乎是瞬时的，⼀般不超过10-9s;④当⼊射光的频率⼤于极限频率时，光电流的强度与⼊射光的强度成正⽐。
高三物理波粒二象性、原子结构、原子核单元总结与测知识点分析人教新课标版
波粒二象性、原子结构、原子核单元总结与测知识网络
学习重点和难点
1、光电效应现象的基本规律。在光电效应中（1）对光的强度的理解，（2）发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比，此处是难点之一；
2、玻尔模型中能级的跃迁及计算。在玻尔原子模型中能级的跃迁问题以及量子化的提出也是难点之一；
3、原子核的衰变问题以及核能的产生与计算是本部分重点。核能的计算与动量和能量的结合既是重点又是难点，要处理好。
知识要点知识梳理
知识点一——光的本性
1、光电效应
（1）产生条件：入射光频率大于被照射金属的极限频率
（2）入射光频率决定每个光子的能量决定光子逸出后最大初动能（3）入射光强度决定每秒逸出的光子数决定光电流的大小
（4）爱因斯坦光电效应方程
2、光的波粒二象性
光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这就是光的本性。
（1）大量光子的传播规律体现波动性；个别光子的行为体现为粒子性。
（2）频率越低，波长越长的光，波动性越显著；频率越高，波长越短的波，粒子性越显著。
（3）可以把光的波动性看作是表明大量光子运动规律的一种概率波。
知识点二——原子核式结构
1、α粒子散射
α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度
偏转，极少数偏转角大于90°，有的甚至被弹回。
2、核式结构模型
原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核，带负电的电子在核外空间绕核旋转。原子半径大约为10-10m，核半径大约为10-15～10-14 m。
高三物理波粒二象性知识点分析人教新课标版
波粒二象性
目标认知
学习目标
1、了解事物的连续性与分立性是相对的
2、了解光既具有波动性，又具有粒子性
3、了解光是一种概率波
学习重点和难点
1.光具有波粒二象性
2.光是一种概率波
知识要点梳理
知识点一——黑体与黑体辐射
要点诠释：
1、热辐射
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。
对热辐射的初步认识：
任何物体任何温度均存在热辐射。辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性。对于一般材料的物体，温度越高，热辐射的波长越短、强度越强。
物体在室温时热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。例如投在炉中的铁块由于不断加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色。
热辐射强度还与材料的种类、表面状况有关。
热辐射的过程中将热能转化为电磁能。
2、黑体与黑体辐射
能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体称为绝对黑体，简称黑体。
不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，如图所示，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成为了一个绝对黑体。
对上图中的空腔加热，空腔内的温度升高，小孔就成了不同温度下的导体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
研究黑体辐射
的规律是了解一般
物体热辐射性质的
基础。实验表明黑
体辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
利用分光技术和热电偶等设备就能测出它所
2023年高考物理一轮复习讲义——原子结构和波粒2象性
自主命题卷全国卷
考情分析
2021·广东卷·T1原子核的衰变2021·全国甲卷·T17原子核的衰变2021·湖南卷·T1衰变、半衰期2021·全国乙卷·T17半衰期
2021·河北卷·T1衰变、半衰期2020·全国卷Ⅰ·T19核反应
2021·浙江6月选考·T14核反应2020·全国卷Ⅱ·T18核能2020·天津卷·T1原子核式结构实验2020·全国卷Ⅲ·T19原子核的衰变2020·江苏卷·T12(1)(2)黑体辐射、能级跃
迁、光子的动量
2019·全国卷Ⅰ·T14能级跃迁2020·浙江7月选考·T14核聚变、核能2019·全国卷Ⅱ·T15核能2019·天津卷·T5光电效应2018·全国卷Ⅱ·T17光电效应
试题情境生活实践类
医用放射性核素、霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射
线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等
学习探究类
光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、
原子的能级结构、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应
和核聚变反应等
第1讲原子结构和波粒二象性
目标要求 1.了解黑体辐射的实验规律.2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律．会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道原子的核式结构，掌握玻尔理论及能级跃迁规律.4.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念．
考点一黑体辐射及实验规律
1．热辐射
(1)定义：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，所以叫热辐射．
(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同．
光的波粒二象性实物粒子的波粒二象性
一、康普顿效应
•1923
年康普顿用如图所
示的装置做X射线通过物质散射的实验。X射线源R发射出一束X射线，打在石墨晶体C上，用摄谱仪S探测不同方
向上散射射线的波长和强度。
1.康普顿散射实验
一、康普顿效应
2.实验现象
•除原波长λ0外，发现了波长λ随散射角的增大而增大的谱线。
•波长的改变量与散射角有关而与入射线波长和散射物质都无关。
（吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了现象的普遍性。）
•X射线经物质散射后波长变长的现象，称为康普顿效应（Compton effect）。
一、康普顿效应
3.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
•经典电磁理论认为：当X射线通过石墨时，石墨中的带电粒子在
射线的照射下做受迫振动，振动着的带电粒子向外辐射电磁波的频率应当与入射波频率相同，其波长与入射波的波长也应当一样，即X射线经物质散射后不会出现波长的改变。
•无法解释波长改变和散射角的关系。
一、康普顿效应
4.光子理论对康普顿效应的解释
•康普顿把光的散射看成是单个光子与单个电子发生弹性碰撞的过程，在碰撞过程中能量和动量都是守恒的。
•若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
•若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
•因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。
一、康普顿效应
5.光子的动量
质能方程2
E mc =h εν=光子能量
2
h m c
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第三节 实物粒子的波粒二象性
三维教学目标
1、知识与技能
（1）了解光既具有波动性，又具有粒子性；
（2）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性；
（3）知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
（4）了解不确定关系的概念和相关计算；
2、过程与方法
（1）了解物理真知形成的历史过程；
（2）了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性；
（3）知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。
3、情感、态度与价值观
（1）通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正；
（2）通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度；
（3）通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。 教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。 教学难点：实物粒子的波动性的理解。
教学方法：学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结。
教学用具：课件：PP 演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教学设备
（一）引入新课
提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？（光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。
我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？
（二）进行新课
1、光的波粒二象性
讲述光的波粒二象性，进行归纳整理。
（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。
（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。
2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。 hv =ε λ/h p = λ/h p =＝c v hv //ελ=
提问：作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？
3、粒子的波动性
提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？（法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。）
（1）德布罗意波：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。
（2）物质波波长： p h =
λ＝γ
p E m v h = 提问：各物理量的意义？（λ为德布罗意波长，h 为普朗克常量，p 为粒子动量）
阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？
4、物质波的实验验证
提问：粒子波动性难以得到验证的原因？（宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m 数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事）
例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107
m/s ；质量为10g 的一颗子弹的运动速度是200m/s 。分别计算它们的德布罗意波长。（根据公式p h /=λ计算得1.8×10-11m 和3.3×10-34
m ）
电子波动性的发现者——戴维森和小汤姆逊
电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。
阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程。（应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神）
电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案，从而证实了德布罗意的假设。除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。
提问：衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？（显微镜的分辨本领）
5、德布罗意波的统计解释
1926年，德国物理学玻恩 （Born ， 1882--1972） 提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。
6、经典波动与德布罗意波（物质波）的区别
经典的波动（如机械波、电磁波等）是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波（物质波）是一种概率波。简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。
7、不确定度关系（uncertainty relatoin ）
经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。
（1）电子衍射中的不确定度
如图所示，一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。电子在中央主极大区域出现的几率
最大。在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可以同时准确地予以测定。然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢？
下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行讨论。
设有一束电子沿oy 轴射向屏AB 上缝宽为a 的狭缝，于是，在照相底片CD 上，可以观察到如下图所示的衍射图样。如果我们仍用坐标x 和动量p 来描述这一电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢?也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x 为多少?显然，这一问题，我们无法准确地回答，因为此时该电子究竟在缝上哪一点通过是无法确定的，即我们不能准确地确定该电子通过狭缝时的坐标。
研究表明： 对于第一衍射极小，a λ
θ=1sin 式中λ为电子的德布罗意波长。电子的位置和动量
分别用x 和p 来表示。电子通过狭缝的瞬间，其位置在 x 方向上的不确定量为a x =∆，同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有了改变，缝越小，动量的分量 p x 变化越大。 分析计算可得： π4h p x ≥∆∆
式中h 为普朗克常量。这就是著名的不确定性关系，简称不确定关系。
上式表明：
①许多相同粒子在相同条件下实验，粒子在同一时刻并不处在同一位置。
②用单个粒子重复，粒子也不在同一位置出现。