第二十一章_量子论初步
高考物理课件：量子论初步共20页
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的来的。 ——马 克罗维 乌斯
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
量子论初步PPT课件
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C.若增加绿光的强度,单位 时间内逸出的光电子数目也 增加. D.若增加绿光的照射时间,可 产生的光电流也增加.
二、光的波粒二象性
1.光是一种波，是一种电 磁波（横波），同时光还 是一种粒子，所以光具有 波粒二象性。
2.光波又是概率波。
二、光的波粒二象性
3.当研究个别光子的行为 时，及研究光与物质相互 作用时，表现出粒子性； 当研究大量光子的行为时， 及研究光的传播过程时， 呈现出的是波动性。
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
出功不同。有：W=hν0
②光电效应方程：Ek=hν-W
例题分析
例.用绿光照射某种金属,恰好能 产生光电效应,则( )
A.若改用较强的黄光,只要照 射时间足够长,仍可产生光电 效应. B.若改用较弱的紫光,光电子 的最大初动能一定增加.
例题分析
例.用绿光照射某种金属,恰好能 产生光电效应,则( )
三、玻尔原子模型 能级
对原子世界认识的发展过程：
电子的发现 汤姆生的枣糕模型
核式结构模型 α粒子散射实验
核式结构与经典 的电磁理论矛盾
玻尔理论
三、玻尔原子模型 能级
1.轨道量子化假设：
三
rn n 2 r1
条 2.能级量子化假设：
近代物理PPT课件
2．核能
核反应中放出的能量称为核能.如
光子能量2.2MeV
释放核能的有效途径？
３．重核裂变 轻核聚变
重核裂变
轻核聚变
经典物理与近代物理
物理学研究的对象：
思维方法
物质
基本结构
相互作用
运动规律
实验手段
经典物理
19世纪以前
宏观低速
相对论★
量子论
原子核
理论和实践表明：
近代物理
知识结构
第二十一章 量子论初步
一、光电效应
1.现象：
在光的照射下从物体表面发射出电子的现象
例1. 实验中，在弧光灯与锌板间加入一块厚的透明玻璃板时，发现验电器指针不会发生偏转，则根据所学知识，你对于该实验能作出的推断是（ ） A．用可见光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用弧光灯照射锌板时，使锌板产生光电效应的是其中的紫外线成份 C．厚的透明玻璃板能吸收紫外线 D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
t=3.2×17s
例2、原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为 式中n=1，2，3…表示不同的能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是（ ）
（h为普朗克常量ห้องสมุดไป่ตู้p为物体的动量）
物质
实物 如质子、电子等
场 如电场、磁场等
(光是传播着电磁场
光子
p=mv
三、玻尔的原子模型 能级
物理量子论初步知识点归纳
物理量子论初步知识点归纳物理量子论初步知识点归纳一. 教学内容：量子论初步二. 要点扫描（一）光电效应1. 现象：在光（包括不可见光）照射下物体发射出电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。
s，几乎是瞬时产生的.说明：（1）光电效应规律“光电流的强度与入射光的强度成正比”中“光电流的强度指的是光电流的最大值（亦称饱和值），因为光电流未达到最大值之前，其值大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关. 只有在光电流达到最大以后才和入射光的强度成正比.（2）这里所说“入射光的强度”，指的是单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子的总能量，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上单位面积的光子数. 但若换用不同频率的光照射，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流也不同.（二）光子说1. 光电效应规律中（1）、（2）、（4）条是经典的光的波动理论不能解释的，（1）极限频率光的强度由光波的振幅A决定，跟频率无关，只要入射光足够强或照射时间足够长，就应该能发生光电效应.（2）光电子的最大初动能与光强无关，（3）波动理论还解释不了光电效应发生的时间之短10－9s能量积累是需要时间的2. 光子说却能很好地解释光电效应. 光子说认为：（1）空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子.（2）光子的能量跟它的频率成正比，即E＝hv＝hc／λ 式中的h 叫做普朗克恒量，h＝6. 610＿34J?s.因斯坦利用光子说解释光电效应过程：入射光照到金属上，有些光子被电子吸收，有些没有被电子吸收；吸收了光子的电子（a、b、c、e、g）动能变大，可能向各个方向运动；有些电子射出金属表面成为光电子（b、c、g），有些没射出（a、e）；射出金属表面的电子克服金属中正电荷引力做的功也不相同；只有从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力做的功最少（g），飞出时动能最大。
《量子论初步》课件
THANK YOU
汇报人：PPT
量子密码学
量子密钥分发：利 用量子力学原理实 现密钥分发，确保 通信安全
量子加密通信：利 用量子密钥加密通 信，确保通信内容 不被窃听
量子安全认证：利 用量子密钥进行身 份认证，确保身份 真实性
量子安全存储：利 用量子密钥进行数 据存储，确保数据 安全
量子传感器和量子成像
量子传感器：利用量子效应进行高精度测量，如磁场、温度、压力等
1926年，薛定谔提出波动力学，量子论 得到进一步完善
1913年，玻尔提出原子模型，量子论开 始形成
1927年，狄拉克提出相对论量子力学， 量子论进入新阶段
量子论的发展历程
1900年，普朗克提出量子论的雏形，提出能量量子化概念 1913年，玻尔提出玻尔模型，解释氢原子光谱 1925年，海森堡提出不确定性原理，量子力学的基本原理之一 1926年，薛定谔提出薛定谔方程，量子力学的基本方程之一 1927年，玻尔提出互补原理，量子力学的基本原理之一 1930年，狄拉克提出狄拉克方程，描述电子的运动和自旋
量子论初步
汇报人：PPT
单击输入目录标题 量子论的背景和历史 量子论的基本概念 量子论的实验验证 量子论的应用前景 量子论的哲学思考
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量子论的背景和历史
量子论的起源
1900年，普朗克提出量子概念，量子论 开始萌芽
1925年，海森堡提出不确定性原理，量 子论进入成熟阶段
1905年，爱因斯坦提出光量子假说，量 子论得到进一步发展
量子成像：利用量子效应进行高分辨率成像，如医学成像、遥感成像等 量子通信：利用量子效应进行安全通信，如量子密钥分发、量子隐形传 态等 量子计算：利用量子效应进行高效计算，如量子模拟、量子优化等
第二十一章 量子论初步
第二十一章量子论初步
§21.1 光电效应光子
学习要求：
1.理解光电效应中极限频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾
2.知道光电效应的瞬时性及其与光的电磁理论的矛盾
3.理解光子说及其对光电效应的解释
4.理解爱因斯坦光电效应方程并会用来解决简单问题
Heinrich Rudolf Hertz
1857－1894
普通光
教材P41例题 思考题：
在上图所示的光电效应实验中，已知G 表有示数。
（1）若将滑片P 逐渐向右滑动，
G 表示数如何变化？
（2）若将电源正负极反向再将滑片P 从最左边向右滑动，G 表示数又如何变化？ （3）在第（2）问中G 表示数稳定后，若增大入射光强度而频率不变，G 表示数又有何变化？
（4）在第（2）问中G 表示数稳定后，若增大入射光频率而强度不变，G 表示数又有何变化？
作业：
1. 再读教材，领会光电效应与波动理论的矛盾以及光子说对光电效应的解释
2. 阅读练习册讲解部分（含例题和变式训练）并完成课后作业。
【鼎尖教案】高中物理(人教大纲版)第三册 第二十一章 电子论初步 三、能级(第一课时)
第三节能级●本节教材分析第三节是这一章的重点，也是一个难点.能级是通过量子论成功地解释了微观世界的运动规律的重要内容.对微观世界能量不连续（能量量子化）的认识是学习能级概念的关键.由于微观世界规律的不可直接感知性，“量子化”的观念的形成需要一个过程，在教学中需要注意以下几点：1.重点描述“能量量子化”，突出玻尔理论中的“能级”的概念.这是玻尔理论成功之处.2.在“轨道量子化”的概念上，重在描述“量子化”的概念，淡化“轨道”的概念.氢原子中的电子是没有轨道的，只有电子云.这是玻尔理论的局限之处.3.重视由可直接感知的实验现象“原子光谱”反向验证“能级”假设的教学过程，增加直观性、增加对科学假设提出、验证过程的认识.●教学目标一、知识目标1.了解玻尔关于轨道量子化的概念.2.理解能级的概念.3.理解原子发射与吸收光子的频率与能级差的关系.4.知道原子光谱为什么是一些分立的值；知道原子光谱的一些应用.二、能力目标1.能够比较氢原子的能级的高低；计算能级差.2.学会利用公式hν=E m-E n计算辐射或吸收的光子的频率、波长.3.能够利用能级的概念解释线状谱.4.了解线状谱的应用.三、德育目标1.通过学习玻尔理论的成功与局限，让学生体会科学发展是一代一代科学家辛勤劳动的曲折过程，树立为科学献身的精神，刻苦钻研，勤奋好学.2.在学习利用能级的概念解释线状谱的过程中，让学生体会科学研究的一些基本方法——“实验——理论假设——进一步实验——修正理论或提出新的假设”.3.了解人类的认识就是从不断地纠正偏差错误中提高的.●教学重点能级概念、光子的辐射与吸收理论.●教学难点辐射与吸收公式的应用、用能级概念解释线状谱.●教学方法教学中利用自学后提问的方式引导学生学习本节.利用电教设备提高直观性、增加与周围生活的联系.能级示意图、原子光谱幻灯片、有关科技史的录像等都能起到这样的效果.充分体现学生的主动性，在阅读、讨论、归纳、总结的过程中得出结论.这样便于学生深刻体会有关概念和规律、牢固树立量子论的观念 .●教学用具投影片、原子光谱的彩色幻灯片、有关20世纪初线状谱的发现、研究过程的科技史录像.●课时安排1 课时●教学过程一、引入新课1.复习旧知回顾光电效应——量子论的应用带来的成功［教师］在量子论初步的第一节我们学习了光电效应及其理论解释，请问是谁，通过什么理论成功地解释了光电效应？［学生］成功解释光电效应的物理学家是爱因斯坦，他提出了光子说的，爱因斯坦光电效应方程解释了光电效应.［评论］最早提出微观世界能量是不连续的物理学家是普朗克.爱因斯坦是在普朗克的量子论的启发下提出光子说的，利用量子论不仅成功地解释了光电效应，还可以推断原子的结构.2.简单介绍19世纪末20世纪初原子结构的研究.［引入］19世纪末20世纪初，人类叩开了微观世界的大门，物理学家提出了关于原子结构的各种模型.其中玻尔因为引入能量量子化的概念取得了成功.我们今天来一起学习与此有关的《能级》这一课.二、新课教学（一）学生阅读全文（10分钟~15分钟）［课堂安排］学生阅读全文（10分钟~15分钟），并讨论、回答幻灯片中的问题.（二）（思考题投影片）A.什么是能级？［学生］原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的.这些能量值叫做能级.B.课文讨论的是原子．．的能级还是电子．．的能级？［学生］课本讨论的是原子的能级，这个能量值是原子和核外电子共有的.C.能级这个假设哪里可以体现量子论的应用？［学生］原子的能级对应的状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的.D.原子的能量可以改变吗？是怎样改变的？［学生］原子的能量可以通过吸收或发射光子来改变，原子吸收光子能量增大跃迁到高能级，发射光子能量减小就会跃迁到低能级.E.以氢原子为例讲讲它何时能量最高？何时能量最低？中间状态是怎样的？怎样表示？［学生］氢原子被电离后能量最高，当它处于基态时能量最低，其他状态叫激发态.各态的量子数分别为n=1、2、3…，能量分别用E1、E2、E3…表示.F.如何计算原子跃迁时发射的光子的频率？［学生］利用公式hν=E m-E n可得：ν＝(E m-E n)/h(其中h为普朗克常数）投影练习［例］处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，则该照射光的光子能量为A.hν1B.hν2C.hν3D.h(ν1+ν2+ν3)［分析］基态的氢原子吸收照射光的能量后，跃迁到激发态，由于激发态是不稳定的，会自发地向较低能级跃迁，并且，从激发态向较低能级跃迁时有各种可能.由题意知，它只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，可见，原来处于基态的氢原子吸收能量后激发到n=3的能级，与这三种频率的光所对应的跃迁如图21—6所示.所以，该照射光的光子能量为hν3.图21—6［答案］CG.关于原子理论课文中提到哪几位物理学家？谁的理论更成功？（录像）［学生］课文中提到了卢瑟福、玻尔两位，其中玻尔的理论在继承了卢瑟福的成功之处后，加入了量子理论就更加成功.H.玻尔理论成功的原因是什么？玻尔理论的局限在哪儿？［学生］玻尔的理论在继承了卢瑟福的成功之处之后，加入了量子理论提出了能量量子化的理论，这是他的理论的成功之处.玻尔理论的局限在于，他仍然使用了“轨道”这样的经典理论解释电子的运动.I.什么是原子光谱？［学生］稀薄的气体通电后能够发光.利用分光镜可以得到气体发光的光谱.每种元素中的谱线分布都与其他元素不一样.这样我们就可以通过光谱的分析知道发光的是什么元素.这种分立的线状谱又叫原子光谱.［教师］这种光谱并不连续，它只是分立的几条亮线.也就是说，稀薄气体通电时只发出几种确定频率的光.不同气体光谱的亮线位置不同.这表明不同气体发光的频率是不一样的.经典的电磁理论认为原子的能量是连续的，所以它的发光谱线是连续谱.这样人们发现的这种原子光谱跟经典的电磁理论产生了矛盾，这说明了经典的电磁理论不适用于原子结构.［展示投影］彩色的各种元素的原子光谱［分析］我们将每个光谱进行对比看看其中的谱线是否相同？［结论］展示的几种光谱没有一种谱线完全相同.［思考］为何不同的原子发出的谱线不同？［讨论结果］由于不同原子的结构不同，能级也就不同，它们可能辐射的光子也就有不同的波长，所以各种元素光谱中的谱线分布都与其他元素不一样，这样我们就可以通过分析知道发光的是什么元素.J.原子光谱与能级假设的关系？［学生］当原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差.由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干分立的值.按照玻尔理论能级假设可以很好地计算光谱中的谱线的位置，与实验符合的很好.K.总结.“实验——理论假设——进一步实验——修正理论或提出新的假设”科学研究的一些基本方法.［录像］有关20世纪初线状谱发现、研究过程的科技史录像［讲授］总结.“实验——理论假设——进一步实验——修正理论或提出新的假设”是科学研究的一些基本方法.（三）课堂巩固训练［例1］一群氢原子处于n=4的激发态，它们可能发出的谱线A.只有1条B.只有3条C.可以有6条D.可以有无数条［分析］原子发光是能级间的跃迁，处于激发态的氢原子在跃向较低能级时就会辐射出一定频率的谱线.由于氢原子从高能态向低能态跃迁时有各种可能，如图21—7所示，因此这一群原子可以能发出6条光谱线.［答案］C ［例2］有一群处于n =4的激发态的氢原子，当它最终回到n =1的基态过程中，求：（1）可能放出几种频率的光？（2）其中光子的最低频率是多少？它属于哪种区域的光？［分析］根据氢原子的能级图，分析从n =4跃迁到n =1的可能方式有几种，那么放出的光子频率即为几种.根据跃迁假设：h ν=E 4-E 3，此种情况下放出光子的能量最小，即频率最低.通过查表可知此种光的范围.［解题方法］参照氢原子的能级图.6种频率的光子.根据跃迁假设h ν=E 4-E 3，此种情况下放出光子的能量最小，即频率最低.ν=(E 4-E 3)/h=［0.85-(-1.51)×1.6×10-19］/6.63×10-34 Hz=1.5×1014Hz通过查表可知属于红外光区域.（四）延伸拓展氢原子的核外原子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大［分析思路］根据玻尔理论，处在定态的氢原子中电子绕核做匀速圆周运动.在离核越图21—7图21—8远的轨道上运动能量越大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核近的轨道跃迁到离核较远的轨道.且库仑定律、牛顿定律都成立.氢原子核外电子的绕核运动，由原子核对电子的库仑力作向心力，即ke2/r2=mv2/r，由r可判断动能.电子在不同轨道间跃迁时，库仑力做正功则电势能减小，库仑力做负功则电势能增加.［解题方法］玻尔理论，库仑定律和向心力，电势能等知识.［答案］D三、小结玻尔的原子模型是把卢瑟福的学说和量子论结合，以原子的稳定性和原子的明线光谱作为实验基础而提出的.认识玻尔理论的关键是从“不连续”的观点理解电子的可能轨道和能量状态.玻尔理论对氢光谱的解释是成功的，但对其他光谱的解释就出现了较大的困难，显然玻尔理论有一定的局限性.本节我们学习了：1.玻尔关于轨道量子化的概念.2.能级的概念.3.理解原子发射与吸收光子的频率与能级差的关系及公式hν=E m-E n的简单计算.4.学习了原子光谱为什么是一些分立的值；知道原子光谱的一些应用.四、布置作业课本练习三①、②、③五、板书设计六、本节优化训练设计1.根据玻尔的氢原子理论，量子数n越大，则A.电子轨道半径越大B.核外电子速度越大C.氢原子能级的能量越大D.跃迁时可能辐射的谱线越多2.一个氢原子由基态跃迁到n=4的激发态时，此氢原子的光谱中A.将出现一条明线B.将消失一条明线C.各谱线均无变化D.将出现连续谱3.设氢原子基态的能量为E1，某一激发态的能量是E2，当氢原子从这一激发态跃迁到基态时，它辐射的光子频率ν=________；在真空中的波长λ=________.（已知光在真空中速度为c,普朗克常数为h)4.氢原子从n=3跃迁到n=2时放出的光能使某金属发生光电效应，则以下跃迁中放出的光也一定能使此金属产生光电效应的是A.从n=2跃至n=1B.从n=4跃至n=3C.从n=5跃至n=3D.从n=6跃至n=55.要使基态的氢原子的电子变为自由电子，至少要吸收能量为________ eV的光子.参考答案：1.ACD 2.B 3.（E2-E1）h hc/(E2-E1) 4.A 5.13.6。
2016年高考物理量子论初步和原子核
2016年高考物理量子论初步和原子核2016年高考物理试题中，量子论和原子核是必考内容。
量子论，是研究微观物质世界的基本物理理论，它在信息、计算机、通信等技术领域具有广泛的应用。
原子核，是物质世界构成的基本部分，研究原子核结构与变化规律可以深入理解物质的本质。
本文将从初步概念入手，全面阐述量子论和原子核的相关知识。
一、量子论初步量子理论是20世纪出现的，它突破了经典力学的桎梏，开启了物理世界的全新局面。
量子论达到了精度和理论的高峰，将成为人类探索微观领域的最强工具。
量子物理的基本概念包括：1.粒子波性粒子波性是指粒子固有的波特性。
20世纪初，普朗克提出能量量子化的理论，狄拉克进一步发展了粒子波性的观念。
粒子既具有粒子的位置和动量特性，又具有波的传播规律。
物理学家们深入研究粒子波性，为后来的量子力学奠定了理论基础。
2.量子力学量子力学是研究微观世界的基础科学理论。
它从微观粒子的运动状态出发，描述物体在不同状态下的行为。
简单来说，量子力学在微观领域中描述各种现象，它创造了描绘物理系统的数学语言和技术。
3.波函数波函数是量子力学中最重要的基本概念之一。
它是描述一个量子系统的函数，常用于计算量子力学中的各种物理量。
波函数的物理意义是描述量子物理系统中电子云的性质，包括密度、形状、能量等。
二、原子核原子核是指由质子和中子组成的核心部分。
原子核稳定性和反应性质对于许多物理学和化学领域的研究起着重要的作用。
原子核结构和原子核反应规律是物理实验与理论研究中的重要问题之一。
以下是原子核结构的基本内容：1.质子和中子质子是原子核中带正电的粒子。
质子和中子都是核子，共同组成原子核。
中子是与质子具有相同质量的中性粒子，它们通常呈现固有的结合状态，也就是在一起的状态。
核力负责使质子和中子结合在一起。
2.核荷数核荷数是指原子核中的质子数，相当于该原子在中性状态下的原子序数。
核荷数决定了原子核的性质，它与化学元素的周期表有密切关系。
《大学物理讲义》 习题答案
dr i dt
v0 v0 r 2 h 2
-
r
1 2 r h2 2
3 2
2rv0 i
2 2 2 v0 r h
- r
1 2
2
h2
r 2 i
2 2 2 2 r h -r v0 i 2 2 3 （ r h ）
船的加速度矢量为
d dx d a i v0 [r r 2 h 2 dt dt dt
-
1 2
]i
4
《大学物理讲义》习题解答
dr v0 r 2 h 2 dt
-
1 2
-r
1 2
1 2 r h2 2
3 2
2r
3 2
3i 54 j i 2 j 2i 52 j i 26 jm / s
2 2
t 1s
1 ~ 3s 内的平均加速度为 v t 3 s v a 3 1
i 54 j i 6 j 24 jm / s
x2 x3 x2 2 1 1m
a
t 2s O
1
习题 1-1 解答图
t 0 5 x/m
前 3s 内它的路程
S x1 x2 4 1 5m
前 3s 内它的位移
x x1 x2 4 1 3m
1-2 有一质点沿 x 轴作直线运动，t 时刻的坐标为
dr v i 6t 2 j m / s dt
第二十一章 量子论初步
需克服原子核的吸引而做功 脱离金属所需做功的最小值：逸出功W
Ek = hν – W
解释勒纳德实验结果 1.光电效应是否发生取决于光的频率； 2.对于同种频率的光，光电子的最大初速 度与光的强度没有关系； 3.光电效应瞬时发生。
Robert Andrews Millikan 1868-1953
由于对数学和物理学的成就，特别是对光 电效应的解释，爱因斯坦获得192ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年诺贝 尔物理学奖 由于对基本电荷的研究以及对光电效应方 程的证实，密立根获得1923年诺贝尔物理 学奖
第一节 光电效应 光子
重庆市第一中学校 李忠相
光电子 光 G 电 流
G
V
A K
P.E.A.Lenard,1862-1947
S
1.光电效应是否发生竟然取决于光的频率！ 2.对于同种频率的光，光电子的最大初速 度竟然与光的强度没有关系！ 3.光电效应竟然瞬时发生！
Albert Einstein 1879－1955 1.光量子（光子） 光的发射、传播和吸收均以光子为基本单位 每个光子能量：E=hν h=6.63×10-34J•s，普朗克常数 2.光子被吸收过程 一个光子的能量一次性全部被吸收 一个电子一次只吸收一个光子的能量 3.电子逸出过程
G
A K
V P
S
在上图中，已知当开关S闭合时G表有示数。 （1）若将滑片P逐渐向右滑动，G表示数如何变化？ （2）若将电源正负极反向再将滑片P向右滑动，G 表示数又如何变化？ （3）在第（2）问中G表示数稳定后，若增大入射光 强度而频率不变，G表示数又有何变化？ （4）在第（2）问中G表示数稳定后，若增大入射光 频率而强度不变，G表示数又有何变化？
量子论初步相对论简介
相对论的时空观
时间膨胀
相对于观察者的运动速度越快， 时间流逝得越慢。
长度收缩
相对于观察者的运动速度越快，物 体在运动方向上的长度越短。
洛伦兹变换
描述不同惯性参考系之间物理量之 间的关系。
相对论的质能关系
质能等价原理
质量和能量是等价的，可以相互转换 。
质能方程
E=mc^2，其中E表示能量，m表示质 量，c表示光速。
量子计算
量子计算利用量子比特作为信息的基本单位，通过量子叠加和量子纠缠等特性，实现更高效的算法和数据处理能 力，对加密、模拟和优化等领域有重要应用。
相对论的重力理论
广义相对论
爱因斯坦的广义相对论解释了重力是如何由物质和能量引起的，它描述了时空如何被质量弯曲，进而 影响物体的运动。
引力波探测
通过引力波探测实验，科学家们验证了广义相对论的预言，如黑洞和中子星等天体合并时产生的引力 波信号。
测不准原理
测不准原理是量子力学中 的基本原理，它表明我们 无法同时精确测量一个粒 子的位置和动量。
量子力学的基本假设
状态函数
量子力学中的状态可以用 状态函数来描述，状态函 数是复数函数。
演化方程
量子力学中的粒子演化由 薛定谔方程来描述，该方 程是一个偏微分方程。
测量
量子力学中的测量 是一个 重要的概念，它描述了如 何观测和测量 量子系统的 状态。
对现代物理的影响
量子论
为现代物理学奠定了基础，对材料科 学、电子学等领域有深远影响。
相对论
改变了人们对空间、时间和引力的理 解，对宇宙学和天文学有重要影响。
04
量子论与相对论的现代 发展
量子信息与量子计算
量子信息
量子信息是利用量子力学原理传输和处理信息的过程，具有经典信息无法比拟的优势，如量子纠缠和量子隐形传 态等。
早期量子论202
1900年10月7日德国实验物理学家鲁本斯访问普朗克 （Rubens,1865-1922），鲁本斯告诉普朗克，在长波符合 瑞利-金斯公式。普朗克受到启发，立即用内插法，当天就 得到新的公式 。当晚将公式写在明信片寄给鲁本斯，两天 后，鲁本斯又来到普朗克家，告诉他，新公式与实验结果 完全一致。
（n∝光强）
O
U
2. 遏止电压
光电效应伏安特性曲线
只有U=Uc时，光电流才为0，Uc 遏 称为遏止电压。反映了打出的 止
I
光电子最大初动能
电
eU c
1 2
mVm2
势 差
Uc O
U
Uc
Uc K U0
式中，K是常数，
而U0 由阴极金属材料决定
UC V
4.0
2.0
Na Cs
Ca
1 2
mVm2
ek
eU0
光电效应 光电子
实验规律
1. 饱和电流 2. 遏止电压 3. 红限频率 4. 具有瞬时性
光电管 K
. A
OO OO OO
V
照射光 G
B OO
1. 饱和电流 入射光频率一定时，饱和光电流强度 饱
I
光强较强
Is 与入射光强度成正比。
和 电
I
m
单位时间内从金属表面溢出的电子 流
光强较弱
数目n与入射光强度成正比，Is∝ne.
能量子假设提出了原子振动能量只能是 一系列分立值的能量量子化的新概念。
为什么在宏观世界中观察不到能量分立的现象?
例：设想一质量为 m = 1 g 的小珠子悬挂在一个小轻弹簧下面 作振幅 A = 1 mm的谐振动弹簧的劲度系数 k = 0.1 N/m按量子 理论计算，此弹簧振子的能级间隔多大？减少一个能量子时，振 动能量的相对变化是多少？
量子理论初步 PPT课件 课件 人教课标版
（3）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无 关，只随入射光频率的增大而增大；
（4）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率， 无论其强度如何,光电子的产生都几乎是瞬时的,不超 过10-9s.
3．光子说 光子说的主要内容为：沿空间传播的光是不连续的，而
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17、第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力的。
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18、励志照亮人生，创业改变命运。
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19、就算生活让你再蛋疼，也要笑着学会忍。
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20、当你能飞的时候就不要放弃飞。
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21、所有欺骗中，自欺是最为严重的。
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22、糊涂一点就会快乐一点。有的人有的事，想得太多会疼，想不通会头疼，想通了会心痛。
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23、天行健君子以自强不息；地势坤君子以厚德载物。
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24、态度决定高度，思路决定出路，细节关乎命运。
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25、世上最累人的事，莫过於虚伪的过日子。
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26、事不三思终有悔，人能百忍自无忧。
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27、智者，一切求自己；愚者，一切求他人。
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28、有时候，生活不免走向低谷，才能迎接你的下一个高点。
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29、乐观本身就是一种成功。乌云后面依然是灿烂的晴天。
1 2m2vhcWhchc2
铂
当1/2mv2=eU 时，带电量Q最大
QCU C(hchc2
e
)dS22
钾
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1、再长的路一步一步得走也能走到终点，再近的距离不迈开第一步永远也不会到达。
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2、从善如登，从恶如崩。
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3、现在决定未来，知识改变命运。
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4、当你能梦的时候就不要放弃梦。
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第二十一章 量子论初步
一、知识框架
二、重点难点
重点：光电效应及光子说和光的波粒二象性；
难点：用光子说解释光电效应现象。
三、知识点解析
1、光电效应 光子
（1）光电效应：
1）在光的照射下从物体发射电子的现象叫做光电效应，发射出的电子叫光电子；光电效应的实验规律如下： 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入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过910s -；
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；
2）爱因斯坦为解释光电效应现象，提出了光子说，其内容为：空间传播的光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为E h ν=；
3）最大初动能和光电效应方程：
①最大初动能：发生光电效应时，电子克服金属原子核的引力逸出时，具有动能大小不同。
金属表面上的电子吸收光子后逸出时动能的最大值，称为最大初动能；
②光电效应方程：根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量h ν和逸出功W 的关系为：212
mv h W ν=-，这个方程叫爱因斯坦光电效应方程. 2、光的波粒二象性
（1）光的波粒二象性：光的干涉、衍射、偏振现象和光的电磁说，证明光具有波动性；光电效应现象和光子说证明光具有粒子性；所以认定光具有波粒二象性；
（2）波粒二象性的统一：不能把光当成宏观概念中的波或粒子，因为宏观世界的波动性和粒子性是对立的，而光的波动性与粒子性是统一在同一个客体即光子上的；大量光子的传播规律体现为波动性，个别光子的行为体现为粒子性，频率越低，波长越长的光波动性越显著；频率越高，波长越短的光粒子性越显著；
（3）光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，两条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因而光波又叫做概率波。
3、能级
（1）能级：现代物理学认为，原子的可能状态是不连续的，因此各状态所对应的能量也是不连续的，这些能量值就是能级；能量最低的状态叫基态，其他状态叫作激发态；
（2）原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁后到达基态；跃迁时以光子形式发出光子；原子吸收光子从较低能级向较高能级跃迁；
4、物质波 波粒二象性是微观世界的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，它的波长和微动量的关系是：h P
λ=
；宏观物体也存在波动性，只是波长太小而很难观察到；实物粒子波又叫做物质波或德布罗意波。
﹡5、不确定关系
四、例题
1、光电效应 光子
例1 下列说法中正确的是（ ）
A 、光子射到金属表面时，可能有电子发出
B 、光子射到金属表面时，一定有电子发出
C 、电子轰击金属表面时，可能有电子发出
D 、电子轰击金属表面时，一定没有电子发出
答案 AC 。
例2 已知铯的极限频率为144.54510Hz ⨯，钠的为146.00010Hz ⨯，银的为15
1.15310Hz ⨯，铂的为131.52910Hz ⨯，当用波长为375nm 的光照射它们时，可发生光电效应的为 。
解析 8
14931081037510
Hz Hz ν-⨯==⨯⨯大于铯、钠的极限频率，所以铯、钠发生光电效应。
答案 铯、钠。
例3 如下图所示为伦琴射线管的示意图，K 为阴极钨丝，发射的电子的初速度为零，A 为对阴极（阳极），当AK 之间加上直流电压30U kV =时，电子被加速打在对阴极A 上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量，试求：
（1）电子到达阴极的速度是多大？
（2）由对阴极发出的伦琴射线的最短波长是多少？
（3）若AK 间的电流为10nA ，那么每秒钟从对阴极最多能辐射出多少个伦琴射线光子？（电子电量191.610e C -=⨯，质量300.9110m kg -=⨯，普朗克恒量346.6310h J s -=⨯ ）。
解 （1）212mv qU
=8/ 1.010/v s m s ⇒===⨯； （2）2348111931 6.6310 3.0102 4.1101.6103010mv qU hc m m c qU h h λνλ---⎫=⎪⨯⨯⨯⎪⇒===⨯⎬⨯⨯⨯⎪=⎪⎭
； （3）3161910101 6.25101.610
I t n e --⨯⨯===⨯⨯ 。
2、光的波粒二象性
例1 下列实验中，能说明光具有粒子性的是（ ）
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 、α粒子散射实验
解析 爱因斯坦提出光量子假说，成功地解释了光电效应，因此光电效应证明了光具有粒子性；光的干涉和衍射实验，都是光的波动性的例证；α粒子散射实验则是卢瑟福何时结构原子模型的实验基础。
答案 A 。
例2 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______。
答案 无规则分布的点子；规则的干涉图样。
例3下列光的波粒二象性的说法中，正确的是（）
A、有的光是波，有的光是粒子
B、光子和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、大量光子产生的效果往往显示出粒子性
答案 C。
3、能级
例1原子中的电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时（）A、核外电子受力变小 B、原子的能量增大
C、核外电子的动能减小
D、核外电子的势能减小答案 D。
4、物质波
略。
﹡5、不确定关系。