人教版高中物理选修3-5章总结复习素材:第17章 波粒二象性知识点
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选修3-5知识点
第十七章波粒二象性
17.1能量量子化
一、黑体与黑体辐射
1、热辐射:一切物体都
在辐射电磁波,这种辐
射与物体的温度有关。
物体在室温时,热辐射的主要成分是波长较长的电磁波,不能引起人的視觉。当温度升高时,热辐射中较短波长的成分越来越强。
2、热辐射的特性:辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
3、黑体:物体表面能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。
除了热辐射之外,物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。一些物体在光线照射下看起来比较黑,那是因为它吸收电磁波的能力较强,而反射电磁波的能力较弱。
4、黑体辐射:辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
二、黑体辐射的实验规律
1、从中可以看出,随着温度的升高,一方面,各种波长的强度有所增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
2、维恩公式在短波区与实验非常接近,在长波区则与实验偏离很大。
3、瑞利公式在长波区与实実验基本一致,但
在短波区与实验严重不符,不但不符,而且
当趋于0时,辐射强度竟变成无穷大,这显
然是荒谬。
三、能量子
1、ε叫能量子,简称量子,能量是量子化的,只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。
2、普朗克常量:对于频率为ν的能量子最小能量:
ε=hν
h=6.62610-34J/s。——普朗克常量
17.2光的粒子性
光是电磁波:光的干涉、衍射现象说明光是波。
一、光电效应的实验规律
1、光电效应:即照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出,发射出来的电子叫光电子。
2、研究光电效应的电路图:①K在受到光照时能够发射光电子汗,②光电子在UAK电场作用下形成光电流,③阳极A吸收阴极K发出的光电子。
3、存在着饱和电流:入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多。
4、存在着遏止电压和截止频率
①使光电流减少到0的反向电压称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度。
②入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。
③入射光强度决定着:单位时间内发射出来的电子数(光电子)。
④入射光的频率(颜色)决定着能否发生光电效应和发生光电效应时光电子的最大初动能。
⑤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。
5、光电效应具有瞬时性。
二、光电效应解释中的疑难
1、逸出功W0:使电子脱离某种金属所做功的最小值。
①金属表面层内存在一种力,阻碍电子的逃逸。
2、光越强,逸出的电子数越多,光电流也就越大。
3、经典理论无法解释光电效应的实验结果
三、爱因斯坦的光电效应方程
1、爱因斯坦的光量子假设:在空间传播的光也不是连续的,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。频率为
v的光,一个光子的能量为E = hν。
2、爱因斯坦的光电效应方程一个电子吸收一个光子(瞬时性)的能量hν后,一部分能量用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek,。
——光电子最大初动能
3、爱因斯坦的光电效应的解释
4、光电效应理论的验证:密立根
①光子像其他粒子一样,也具有能量。光电效应显示了光的粒子性。
②光子:指在空间传播时的每一份能量,光子不带电。
③光电子:是金属表面受到光照射时发生的电子,其本质是电子。
④光子是光电效应的因,光电子是果。
四、康普顿效应
1、光的散射:光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射。
2、康普顿效应,原因:是能量有损失,导致波长变长。
3、散射光:由于光是电磁振动的传播,入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动,振动着的带电微粒从入射光吸收能量,并向四周辐射。
4、康普顿的解释
①在散射中能量和动量守恒
②光子除了具有能量之外还具有动量。
③证实了在微观世界的单个碰撞事件中,动量和能量守恒定律仍然是成立的。
五、光子的动量
①爱因斯坦光电效应(光照金属表明实验):表明光子具有能量
②康普顿效应(光的散射实验):表明光子具有动量
17.3粒子的波动性
一、光的波粒二象性
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。
νεh = λ
h
p =
h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁
二、粒子的波动性:一切实物粒子也具有波动性。
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,如一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时,即具有以能量ε和动量p 所描述的粒子性,同时也具有以频率v 和波长λ所描述的波动性。
为德布罗意波长
与实物粒子相联系的波称为物质波。
三、物质波的实验验证:利用波的衍射和干涉进行验证,通过晶体规则排列的物质微粒。
1、伦琴射线衍射实验
2、电子衍射实验
3、电子双缝实验
宏观物体的波长太短,到现在为止,我们无法观察到宏观物体的波动性。宏观物体的波动性不必考虑,只考虑其粒子性。
17.4概率波
一、经典的粒子和经典的波
1、经典的粒子的基本特征:
①粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量
②粒子的运动遵从牛顿第二定律
③粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。
2、经典的波的基本特征:
①在空间具有弥散性
②具有一定的频率、波长具有时空的周期性
二、概率波:个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性,但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。
1、从光子的概念上看,光波是一种概率波。
2、对于电子和其他微观粒子,由于同样具有波粒二象性,所以与它们相联系的德布罗意波也是概率波。
17.5不确定性关系
一、不确定关系:微观粒子的运动已经不再遵守牛顿运动定律,位置、动量等具有不确定量(概率)。
①狭缝的宽度代表粒子位置不确定范围。
②中央亮条的宽度代表粒子动量不确定范围。
1、不确定关系的物理意义和微观本质