第五章 第三节 量子化现象 第四节 物理学——人类文明进步的阶梯
高中物理第五章经典力学与物理学的革命3量子化现象4物理学__人类文明进步的阶梯课件粤教版必修24
【思考辨析】 (1)量子理论中能量也是连续变化的。 ( ) (2)一个量子就是组成物质的最小微粒,如原子、分子。
() (3)辐射的能量是一份一份的,因此物体的动能也是一 份一份的。 ( ) (4)光具有波粒二象性说明有的光是波,有的光是粒子。
()
提示:(1)×。在量子理论中能量只能取分立值,不连续。 (2)×。一个量子或量子化,本质就是不连续,它和物质 组成的最小微粒如原子或分子无必然联系,它是指一个 物理量的特点。
C.光不具有波动性 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】选D。19世纪初,人们成功地在实验室中观察 到了光的干涉、衍射现象,这属于波的特征,微粒说无 法解释这些现象;但19世纪末又发现了光电效应,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。但光不同于宏观的机械波和 粒子,波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现,
(2)光子说说明光具有粒子性,而光子的能量与其频率 成正比,频率是波动性特征的物理量。因此光子的能量 ε=hν显示了光的波动性和粒子性之间的密切联系。
【过关训练】 1.(多选)关于光的波粒二象性,下列说法正确的是
() A.光的频率越高,光的能量越大,粒子性越明显 B.光的波长越长,光的能量越小,波动性越明显 C.频率高的光只具有粒子性,不具有波动性 D.无线电波只具有波动性,不具有粒子性
(3)×。辐射能量的量子化是用来解释微观世界的物理 问题,与宏观物体的动能、势能研究方法不同,因而规律 也不同。 (4)×。光具有波粒二象性是说在一定条件下,突出表现 为粒子性(实质是不连续);而在另一条件下,又突出表现 为波动性。不是有的光是波,有的光是粒子。
(必修2)第五章 第三节 量子化现象 第四节 物理学人类文明进步的推动力
(必修2)第五章第三节量子化现象第四节物理学---人类文明进步的推动力@@@一、学习目标1.了解能量子假说2.理解光电效应实质和极限频率的概念3.理解光子说及对光电效应的解释4.理解光的波粒二象性5.了解原子光谱,理解原子能的不连续性6.了解物理学发展历程.7.了解物理学与其它学科之间的联系.@@@二、基础知识点拨1. 能量子假说:物质发射或吸收能量时,能量是不连续的,而是一份一份的,每一份就是一个最小的能=.量单位,这个最小的不能再分的能量单位称为能量子.且E hv2.光电效应，就是在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电子的现象．发射出来的电子叫光电子，这一现象是由赫兹首先发现的．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，只随入射光的频率的增大而增大．10-．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过s93.光子说:爱因斯坦在普朗克的启发下提出在空间传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，光子的能量E，跟光的频率成正比，即：E=hv(h为普朗克常量)．用光子说对光电效应有很好的解释：光子照射到金属上，它的能量可以被金属中的某个电子吸收，电子吸收光子后，能量增加．如果能量足够大，电子就能克服金属内正电荷对它的吸引力，离开金属表面，成为光电子．而不同的金属对电子的束缚能力不同，因此电子飞出时所做的功也不一样，如果光子的能量E小于使电子飞出来所需功的最小值W，那无论光多么强，照射时间多么长，也不能使电子飞出，这就解释了为什么存在极限频率．而且电子对光子的吸收是十分迅速的，这就解释了光电效应的瞬时性．4.光既具有粒子性，又具有波动性.5. 原子光谱: 分立的几条亮线.原子能的不连续性产生的.6.物理学与自然科学是人类文明进步的基石:物理学与化学并肩前进;与生物学互相渗透;与天文学有着很深的血缘关系.7.物理学与现代技术是人类文明进步的推去力,物理学改变了人们的思维方式和生活方式,带领着人们进入了:蒸汽时代,电气化时代,原子时代,信息时代,推动人类社会不断进步.@@@三、典型题精析【例题1】光的本性是指( )A．光的波动性B．光的粒子性C．光的波粒二象性D．光电效应【解析】光既具有粒子性，又具有波动性.【答案】C【例题2】质量为0．01kg、速度为10m／s的小球的德布罗意波长为( )A.mm 2310663.0-⨯=λB. mm 2310763.0-⨯=λC. mm 2210663.0-⨯=λD. mm 2210763.0-⨯=λ 【解析】根据eU mv =2021及p h =λ． 【答案】A【例题3】某单色光照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【解析】波长短,频率高.【答案】C【例题4】某金属在一束绿光照射下，刚好能产生光电效应，如多用一束绿光照射，则逸出的电子数将________，逸出的电子的初动能将________．【解析】绿光照射下发生光电效应，当多用一束绿光照射后，绿光的频率不变，一个电子吸收一个不变的光子的能量后，克服不变的逸出功(同种金属)，剩下的能量即为最大初动能亦不会发生变化.此时单位时间发出的光子数增加了，逸出的电子数也会增加．@@@四、考点精练1、红、橙、黄、绿4 种单色光中，光子能量最小的是( )A.红B.橙C.黄D.绿2、光电效应的规律包括( )A ．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B ．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大C ．光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过s 910-D ．当入射光的频率大于金属的极限频率时，光电流的强度(光电子数目)与入射3、信息时代的基础技术是( )A ．电子信息技术B ．生物技术C ．原子能技术D ．通信技术4、被誉为20世纪的“世纪之光”的是( )A ．X 射线B ．红外光C ．激光D ．紫外线5、试计算波长为nm 7106-⨯的质子的能量．6. 下列说法中正确的是( )A ．光波是一种概率波B ．光波是一种电磁波C ．单色光从光密介质进光疏介质时，光的能量改变D ．单色光从光密介质进光疏介质时，光的波长不变7. 物理学与其它学科的交叉学科包括( )A ．物理化学B ．生物物理C ．分子生物学D ．天文物理学@@@五、练习参考答案1. 【答案】A【解题指引】红光的频率最小.2. 【答案】ABCD3. 【答案】AD4. 【答案】C5. 【答案】MeV E 31033.1⨯= 【解题指引】因为420222c m p c E +=…①，MeV c m 938420=…②, p h=λ……………③,由①②③得:MeV E 31033.1⨯=.6. 【答案】AB7. 【答案】ABCD【解题指引】物理学的应用领域非常广泛.。
2019高中物理 第五章第三节 量子化现象 第四节 物理学——人类文明进步的阶梯学案 粤教版必修
第三节 量子化现象第四节 物理学——人类文明进步的阶梯一、量子化现象1．黑体辐射：如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射，这一物体就称为黑体．黑体辐射是指黑体发出的电磁辐射．2．光电效应：当用一些波长较短的光照射金属表面时，金属便有电子逸出，这种现象称为光电效应．从金属表面逸出的电子称为光电子．光电效应的产生取决于光的频率而与光的强度无关．3．光的波粒二象性：大量的实验事实表明，光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有波粒二象性． 4．原子光谱：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时，辐射(或吸收)一定频率的光子，辐射(或吸收)光子的能量是不连续的． 二、物理学与现代技术物理学的发展推动了科学技术的高速发展，几乎所有重大的新技术领域，如原子能技术、激光技术、电子和信息技术等的创立，都是在物理学中经过了长期的酝酿，在理论上和实验上取得突破，继而转化为技术成果的．1．判断下列说法的正误．(1)量子理论中能量也是连续变化的．(×)(2)一个量子就是组成物质的最小微粒，如原子、分子．(×) (3)辐射的能量是一份一份的，因此物体的动能也是一份一份的．(×) (4)光具有波粒二象性说明有的光是波，有的光是粒子．(×) 2．波长是0.122 0 μm 的紫外线的光子能量为________J. 答案 1.63×10－18解析 波长是0.122 0 μm 的紫外线的光子能量E ＝h ν＝h cλ＝6.63×10－34×3×1080.122 0×10－6 J≈1.63×10－18J.一、对量子理论的初步认识1．量子化假设：普朗克提出物质发射(或吸收)的能量E 只能是某一最小能量单位的整数倍，E ＝n ε，n ＝1,2,3…n 叫做量子数．能量子的能量ε＝h ν＝hcλ.式中h 为普朗克常量(h ＝6.63×10－34J·s)是微观现象量子特征的表征，ν为频率，c 为真空中的光速，λ为光波的波长．2．量子化：量子化的“灵魂”是不连续．在宏观领域中，这种量子化(或不连续性)相对于宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计，但在微观世界里，量子化(或不连续)是明显的，微观物质系统的存在，物质之间传递的相互作用、物体的状态及变化等都是量子化的．例1 根据量子理论，光子的能量E 0＝h ν＝h cλ，其中c 为真空中的光速、ν为光的频率、λ为光的波长，普朗克常量取h ＝6.6×10－34J·s.已知太阳光垂直照射时，每平方米面积上的辐射功率为P ＝1.35 kW.假设太阳辐射的平均波长为λ＝6.6×10－7m ，则在垂直于太阳光的S ＝1 m 2面积上，每秒钟内可以接收到多少光子？ 答案 4.5×1021个解析 依题意，太阳光平均一个光子的能量为E 0＝hcλ，在1 m 2面积上，1 s 内得到的阳光总能量为E ＝Pt ，接收到的光子个数N ＝EE 0＝Pt hcλ＝Pt λhc ＝1.35×103×1×6.6×10－76.6×10－34×3×108个＝4.5×1021个． 针对训练 (多选)关于量子假说，下列说法正确的是( ) A ．为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说 B ．量子假说第一次得出了不连续的概念 C ．能量的量子化就是能的不连续化D ．量子假说认为电磁波在空间中的传播是不连续的 答案 BC解析 普朗克提出了量子假说，认为物质发射和吸收能量时，能量不是连续的，是一份一份进行的．它不但解决了黑体辐射的理论困难，更重要的是提出了“量子”概念，揭开了物理学崭新的一页，选项B 、C 正确． 二、对光电效应的理解1．光子说：爱因斯坦认为，光在传播过程中，是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这些能量子叫光量子，也称“光子”，光就是以光速c 运动着的光子流，每个光子的能量E ＝h ν＝hcλ.2．用光子说解释光电效应的规律：当光子照射到金属表面上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻增加，不需要积累能量的过程．这就是光电效应的发生用时极短的原因．只有能量足够大，即频率ν足够大的光子照射在金属上，才能使电子获得足够大的动能，克服金属原子核对它的束缚从金属表面飞离出来成为光电子，这就说明发生光电效应入射光的频率必须足够大，而不是光足够强．例2硅光电池是利用光电效应原理制成的，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解析硅光电池把光能转化为电能，A正确；光子的能量取决于光的频率，只有当光子的能量足够大，被硅光电池中的电子吸收后，电子才能从金属中逸出，所以只有当光的频率足够大时才会发生光电效应，B、D错误；逸出的光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，C错误．1．光电效应能不能产生取决于入射光的频率，只要频率足够大，就可以产生光电效应，与光的照射时间无关．2．单位时间内产生光电子的多少取决于入射光的强度，入射光的强度越强，产生的光电子越多．3．逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大．4．“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”的区别光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，就可能向各个方向运动，运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分能量转化为光电子的初动能．所以金属表面的电子，只需克服原子核的引力做功就能逸出，光电子具有的初动能最大，此时的动能叫做光电子的最大初动能．三、对波粒二象性的理解1．光电效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射等实验事实，说明光具有波动性，大量实验事实表明，光既具有波动性又具有粒子性．2．光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同．宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；微观上，个别光子在与其他物质发生作用时，往往表现为粒子性．3．光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，粒子性的含义是“不连续”的，“一份一份”的．光的波动性也不同于宏观观念中的波，波动规律决定光子在某点出现的概率，是一种概率波．例3下列关于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．大量光子的行为往往显示出粒子性答案 C解析光具有波粒二象性，即光具有波动性和粒子性，A错误；光子不是实物粒子，电子是实物粒子，故B错误．光的波长越长，其波动性越明显，波长越短，其粒子性越明显，C正确；大量光子的行为显示出波动性，D错误．1．(量子化的理解)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，下列说法不正确的是( )A．辐射是由一份份的能量组成的，一份能量就是一个能量子B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C．吸收的能量可以是连续的D．辐射和吸收的能量是量子化的答案 C解析根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，故A、B、D均正确，C错，所以选C.2．(光电效应的理解)某单色光照射金属时不会产生光电效应，下列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解析要产生光电效应，入射光的频率必须大于该金属的极限频率，波长越短的光频率越高，当高于极限频率时就能产生光电效应，故C正确．3．(对光的波粒二象性的理解)(多选)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答案CD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.一、选择题考点一对能量量子化的理解1．首先提出量子理论的科学家是( )A．普朗克B．迈克尔孙C．爱因斯坦D．德布罗意答案 A解析为了解释黑体辐射，普朗克首先提出了能量的量子化，故A正确．2．太阳能发电是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能的．假设有N个频率为ν的光子打在硅光电池极板上并完全被转化为电能，则产生的电能为( )A．hν B.12 NhνC．NhνD．2Nhν答案 C解析由普朗克量子理论可知，频率为ν的单个光子能量ε＝hν，则N个这样的光子的总能量为Nhν，故C 正确．考点二对光电效应的理解3．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大答案AD解析根据光电效应规律可知，选项A正确；光的频率ν越高，光电子的初动能就越大，选项D正确．4.(多选)如图1所示为光电管电路的示意图，关于光电管电路，下列说法正确的是( )图1A．能够把光信号转变为电信号B．电路中的电流是由光电子的运动形成的C．光照射到光电管的A极产生光电子并飞向K极D．光照射到光电管的K极产生光电子并飞向A极答案ABD解析在光电管中，当光照射到阴极K时，将发射出光电子，被A极的正向电压吸引而奔向A极，形成光电流，使电路导通．照射光的强度越大，产生的光电流越大，这样就把光信号转变为电信号，实现了光电转换，故A、B、D正确，C错误．5．关于爱因斯坦的光子说，下列说法正确的是( )A．光只是在传播时才是一份一份的B．光既然是一个一个的光子，所以它不可能具有波动性C．空间传播的光是一个一个的光子流，光子的能量与频率有关D．空间传播的光是一个一个的光子流，光子的能量与光的传播速度有关答案 C解析由爱因斯坦的观点可知，光在发射、吸收、传播的各个过程中，都是由一个个能量子组成的，A错误；光的波粒二象性说明微观粒子具有波动性，B错误；光子能量与光的频率有关，而与传播速度无关，C正确，D错误．考点三对光的本性的认识6．为了验证光具有波动性，某同学采用下列做法，其中可行的是( )A．让一束光照射到一个轻小物体上，观察轻小物体是否会振动B．让一束光通过一狭缝，观察是否发生衍射现象C．让一束光通过一圆孔，观察是否发生小孔成像D．以上做法均不可行答案 B解析光波是一种概率波，不能理解为质点参与的振动，故A错．光的衍射说明光具有波动性，故B正确．光通过小孔成像，说明了光的直线传播，故C错．7．(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为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的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，就不具有波动性了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明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显答案ABD8．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．光的波粒二象性说明有的光是波，有的光是粒子答案AB解析光电效应揭示了光的粒子性，所以A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射可用光的粒子性解释，即C错误；所有的光都具有波粒二象性，D错误．二、非选择题9．(能量子)某激光笔的发光功率为0.10 W，发出波长为0.45 μm的红色激光，试计算该激光笔1.0 s的时间内所发出的光子个数．(结果保留三位有效数字)答案 2.26×1017个解析激光笔在1.0 s内发光的总能量为：E＝Pt＝0.10×1.0 J＝0.10 J一个光子的能量为：E1＝h cλ＝6.63×10－34×3×1080.45×10－6J＝4.42×10－19 J在1.0 s时间内激光笔发出的光子数：N＝EE1＝0.104.42×10－19个≈2.26×1017个．。
物理学——人类文明进步的阶梯
一、物理学与自然科学——人类文明进步的基石
地理：
物理学在地质研究与勘探、石油 开采等方面也有着广泛的应用。
二、物理学与现代技术
现代高科技的发展使人们越来越感受到科技的力量。几乎 所有的高科技术领域都离不开物理学的支持。
二、物理学与现代技术
现代高科技的发展使人们越来越感受到科技的力量。几乎 所有的高科技术领域都离不开物理学的支持。
指引着人们破除迷信、消除愚昧、尊重客观事实、尊重科学，
不断追求真、善、美，推动人类文明的车轮该滚向前。人类 社会历史上的几次工业革命都足以物理学的重大成果为基础
的。牛顿力学、热学的发展导致了第一 迎来了第二次工业革命。人类进入了电气化时代。量子理论、 相对论使得核物理学取得重大突破，引发了第三次工业革命， 人类进入了原子能时代。
物理学是基础自然科学。物理学的研究成果和研究方法
直接应用于化学、生物、地理、气象等自然科学，大大加速 了自然科学的发展和分化独立，甚至形成了新的独立学科或 分支学科。如天体物理学、空间物理学、地球物理学，流体 力学、生物物理，物理化学、量子化学等等。使人们更全面
地探索、认识自然界的规律。
一、物理学与自然科学——人类文明进步的基石
别是激光技术使得光纤通信、互联网、激光医学等莲勃发展。
在万有引力定律基础上发展起来的航天技术使得人类的足迹 不断地向宇宙深处延伸。
一、物理学与自然科学——人类文明进步的基石
3.思想性
物理学在自身的发展进步中积累的思想方法是人类思想
领域的瑰宝。这些思想方法和物理学的研究成就一道在改善 人们的生产、生活条件的同时，也改变着人们的思维方式。
生物领域：
显微镜的发明使得人们进一步观 察、了解到生命的结构和秘密。
高中物理新必修课件量子化现象物理学人类文明进步的阶梯
利用量子化现象，可以制造各种半导 体器件，如晶体管、集成电路等，是 现代电子工业的基础。
超导与超流现象
超导现象
某些材料在低温下电阻消失，形成超导现象，与量子化现象密切相关。
超流现象
液氦等低温液体在流动时表现出无粘滞性的超流现象，也与量子化现象有关。
量子霍尔效应及其应用
量子霍尔效应
在强磁场和低温条件下，二维电子气体会表现出量子霍尔效应，即霍尔电阻呈现量子化平台。
鼓励物理学家、数学家、计算机科学家等 不同领域的专家开展跨学科交叉研究，共
同推动量子技术的发展。
A 加强基础理论研究
深入研究量子力学基本原理和量子 化现象的本质，为量子技术的发展
提供坚实的理论基础。
B
C
D
培养和引进优秀人才
重视量子技术领域人才的培养和引进，为 量子技术的发展提供强有力的人才保障。
03
量子化现象在物理学中的应用
原子结构与原子光谱
原子能级
原子中电子的能量是量子化的，形成分立的能级，不同能级之间的跃迁会吸收或 发射特定频率的光子。
原子光谱
原子能级间的跃迁产生的光谱线是分立的，形成原子光谱，可用于研究原子结构 和化学元素分析。
固体物理与半导体器件
能带理论
固体中电子的能量状态形成能带结构 ，不同能带之间的电子跃迁决定了固 体的导电性质。
02
量子通信与网络
利用量子力学中的不可克隆原理和测不准原理，实现绝对安全的通信和
高速的信息传输，是当前研究的另一个热点。面临的挑战包括如何克服
信道噪声和损耗、如何实现远距离的量子通信等。
03
量子精密测量
利用量子力学原理进行高精度测量，是当前研究的热点之一。面临的挑
粤教版物理必修二课件第五章第三、四节[配套]
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【例 2】作为中国人应该认识一些我们自己的物理学家，
比如被称为“中国原子之父”的科学家是( )
A．钱学森
B．钱三强
C．钱伟长
D．邓稼先
答案：B
【触类旁通】 2．以下高新技术与物理学没有直接关系的是( C ) A．空间技术 B．现代通信技术 C．基因转变 D．现代电子技术
光电效应产生的条件 【例 3】关于光电效应现象，下列说法正确的是( ) A．只要照射时间足够长，任何金属都能发射光电子 B．只要光的强度足够大，任何金属都能发射光电子 C．一种金属能否发射光电子，只与光的频率有关 D．光的强度越大，产生的光电子能量越大
频率的电磁波其能量子的值不同,表达式为ε＝hν(ν是电磁波的 频率，h 称为普朗克常量，由实验测得 h＝6.63×10－34J·s)．
能量量子化：微观领域中能量的__不__连__续__变__化____，即只能 取分立值的947)，德国物理学家，量子力学的
创始人之一，二十世纪最重要的物理学家之一，
因发现能量量子化而对物理学的进展做出了重要
贡献，并在 1918 年获得诺贝尔物理学奖．量子力
学的发展被认为是 20 世纪最重要的科学发展，其
重要性可以与爱因斯坦的相对论相媲美．
图 5－3－1
1．能量子假说的提出： (1)黑体辐射： 如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反 射，这种物体就是黑体．黑体发出的电磁辐射叫做黑体辐射． (2)能量子假说： ①能量子： a．提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现 象解释的困难而提出的．
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第三节 量子化现象 第四节 物理学——人类文明进步的阶梯
1．黑体：如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射 而___无__反__射___，这种物体就称为黑体．黑体辐射是指黑体发出 的___电__磁__辐__射_____． 2．能量子假说：所谓能量子就是能量的_______最__小__单__位___． 微观领域里的能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收，不同
2019-2020学年物理粤教版必修2学案：第五章第三节 量子化现象 第四节物理学—人类文明进步的阶梯 Word版含
第三节量子化现象第四节物理学——人类文明进步的阶梯1.初步了解微观世界中的量子化现象．知道量子论的主要内容．2.了解光电效应、原子能量的不连续性及光的波粒二象性．3.知道量子论的建立对人类认识世界和科技发展的重要影响．4.了解物理学对人类文明进步的影响．一、黑体辐射：能量子假说的提出1.黑体辐射(1)黑体：如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射，这种物体就是黑体．(2)黑体辐射：黑体发出的电磁辐射．2.能量子假说(1)能量子①提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的．②含义：物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份就是一个最小的能量单位．这个不可再分的最小的能量单位称为“能量子”．③能量子的能量ε＝hν．即能量子的能量在数值上等于辐射的频率ν和一个常数h的乘积．h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s.(2)能量的量子化是指在微观领域中能量的不连续变化，即只能取分立值的现象．普朗克认为能量是量子化的，为什么我们感觉物体温度的变化是连续的？提示：普朗克常量h非常小，对于宏观物体可认为趋近于零，量子化特征显示不出来，通常我们观测不到量子化特征，所以对物体温度的变化，会感觉是连续的．二、光子说：对光电效应的解释1.光子说概述：爱因斯坦于1905年提出光子说．光在传播过程中，也是不连续的．它由数值分立的能量子组成．爱因斯坦称这些能量子为光量子，也称为“光子”．一个光子的能量为E＝hν，ν为光的频率，h为普朗克常量．2.光电效应定义：当紫外线这一类波长较短的光照射金属表面时，金属便有电子逸出，这种现象称为光电效应．从金属表面逸出的电子称为光电子．3.光子说对光电效应的解释(1)光照射到金属表面上，一个光子的能量被金属中某个电子吸收，电子吸收光子后，能量增加，若能量足够大，电子能克服原子核对它的束缚，离开金属表面，成为光电子．(2)光电效应现象说明光具有粒子性．1．(1)光电效应中逸出的光电子与普通电子相同．()(2)光电效应中电子吸收光子的能量可以累加．()提示：(1)√(2)×三、光的波粒二象性：光的本性揭示1.爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性，而在此之前，人们所观察到光的干涉、衍射、偏振等实验事实，清楚地显示光具有波动性，光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有波粒二象性．2.在宏观上大量光子表现为波动性，在微观上个别光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性．波粒二象性揭示了光的本性．2．(1)光既不是经典意义上的波，也不是经典意义上的粒子．()(2)光子说并未否定电磁说．()提示：(1)√(2)√四、原子光谱：原子能量的不连续1.原子光谱按照经典理论，能量是连续变化的，由此氢原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续谱，而事实上氢原子光谱是由一系列不连续的亮线组成的线状谱．2.原子光谱的解释(1)原子只能处于一系列不连续的能量状态中．(2)当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时，会辐射(或吸收)一定频率的光子，所辐射(或吸收)的光子的能量是不连续的．五、物理学与自然科学——人类文明进步的基石物理学是自然科学的基础之一，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域都起着重要的作用．六、物理学与现代技术——人类文明进步的推动力物理学的发展推动了科学技术的高速发展．几乎所有重大的新技术领域，都是在物理学中经过了长期的酝酿，在理论上和实验上取得突破，继而转化为技术成果的．对光电效应的解释[学生用书P81]1.光子说：爱因斯坦认为，光在传播过程中，是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这些能量子叫光量子，也称“光子”，光就是以光速c运动着的光子流，每个光子的能量E＝hν＝h cλ.2.用光子说解释光电效应的规律当光子照射到金属表面上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻增加，不需要积累能量的过程．这就是光电效应的发生用时极短的原因．只有能量足够大，即频率ν足够大的光子照射在金属上，才能使电子获得足够大的动能，克服金属原子核对它的束缚从金属表面飞离出来成为光电子，这就说明发生光电效应入射光的频率必须足够大，而不是光足够强．电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，并不出来．向金属表面运动的电子，经过的路程不同，途中损失的能量也不同．唯独金属表面上的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出，这个功叫逸出功，这些光电子的动能最大，叫最大初动能．金属中的每个电子对光子能量的吸收不是连续累加的，它只能吸收一个光子的能量，因此只有达到一定频率的光子照射才有光电效应产生．某单色光照射金属时不会产生光电效应，下列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[解析]要产生光电效应，入射光的频率必须大于该金属的极限频率，波长越短的光频率越高，当高于极限频率时就能产生光电效应，故C正确．[答案] C(1)能否产生光电效应与光的强度和光照时间无关．(2)光电效应能否产生取决于入射光的频率大小．1.(多选)在光电效应实验中，下列结果正确的是()A．如果入射光比较弱，只有照射的时间足够长，才会产生光电效应B．当入射光的频率增大为原来的两倍时，单位时间内逸出光电子的数量也增大为原来的两倍C．当入射光的波长增大为原来的两倍时，可能不产生光电效应D．当入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间内逸出光电子的数量也增大为原来的两倍解析：选CD.只有入射光的频率足够大时，才能产生光电效应，A错误，C正确；逸出的光电子数目与入射的光子数成正比，与光的频率无关，B错误；入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间内入射的光子数也增大为原来的两倍，单位时间内逸出的光电子数也增大为原来的两倍，D正确．对光的波粒二象性的理解[学生用书P82]1.光电效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射等实验事实，显示光具有波动性，大量实验事实表明，光既具有波动性又具有粒子性．2.光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同．在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性．3.光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，粒子性的含义是“不连续”的，“一份一份”的．光的波动性也不同于宏观观念中的波，波动规律决定光子在某点出现的概率，是一种概率波．(1)光的粒子性不同于牛顿的“微粒说”．(2)光的波动性不是光子之间相互作用的结果，而是光子本身的一种属性．下列对于光的波粒二象性的说法中正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波是同样一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子．光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特征[解析]光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．当光和物质作用时，是一份一份的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性．粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．[答案] D光既不是经典意义上的波，也不是经典意义上的粒子，光的波粒二象性是光的固有属性，不是光子间相互作用形成的，光子在空间出现的位置不能确定，只能确定在该点附近出现的概率，而概率服从波动规律．2.(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为粒子性，大量光子的行为表现出波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的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，就不具有波动性了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明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：选ABD.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；光与物质相互作用时表现出粒子性，光的传播规律表现出波动性，光的波动性和粒子性都是光的本质属性，光的波动性表现明显时仍具有粒子属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故A、B、D正确，C 错误．方法技巧——光子能量的有关计算人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J ·s ，光速为3.0×108m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收的最小功率是多少？[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点：(1)每个光子的能量ε＝hν.(2)波长、波速、频率关系ν＝c λ. [解析] 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收的最小功率P ＝E t ， 式中E ＝6ε，又ε＝hν＝h c λ可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9W ＝2.3×10－18 W.[答案] 2.3×10－18 W能量子的值非常小，在宏观世界里一般观测不到能量子的效应，可近似认为能量是连续的，因此经典物理学能很好地解释宏观世界的运动规律，但当人们的视野深入到原子以下的微观世界中时，就必须考虑能量的量子化．光子的能量是ε＝hν，在很多问题中都要用到能量守恒观点解决光子能量问题．[随堂达标][学生用书P 83]1.(多选)下列物理事件和科学家相对应的是( )A ．普朗克最先提出能量量子化理论B ．牛顿发现并建立了万有引力定律C ．爱因斯坦提出了光子说，成功解释了光电效应现象D ．霍金最早建立了狭义相对论解析：选ABC .最早建立狭义相对论的是爱因斯坦，不是霍金．2.(多选)有关黑体及黑体辐射的说法正确的是()A．黑体能够100%的吸收照射到它上面的全部色光B．黑体辐射是指黑体发出的电磁辐射，它不是连续的，而是一份一份地进行的C．黑体辐射是指黑体发出的电磁辐射，它是连续的，而不是一份一份地进行的D．黑体辐射现象使经典物理学遇到了无法解决的困难：理论分析与实验结果不相符解析：选ABD.由黑体的定义可知A正确；黑体辐射是指黑体发出的电磁辐射，由于经典物理中的连续性观念在人们头脑中根深蒂固，物理学家们都认为一切自然过程(包括物质、能量等)都是连续的，并把它视为科学研究的一条准则，但在研究黑体辐射时，按传统的经典理论分析却与实验结果不符，只有认为电磁辐射不是连续的，而是一份一份地进行的才能与实验结果相符，由此可知，B、D正确，C错误．3.根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)()A．h cλB．hλcC．hλ D.hλ解析：选A.根据E＝hν和c＝λν可得E＝h cλ，选项A正确．4.当用频率ν＝5.44×1014Hz的绿光照射钾板时，恰能向外发射光电子，下列说法正确的是()A．利用频率较绿光低的红光照射钾板时，也会产生光电子B．利用频率较绿光低的黄光照射钾板时一定会产生光电子C．利用频率较绿光高的蓝光照射钾板时一定会产生光电子D．需利用频率较绿光高的蓝光照射钾板才能产生光电子解析：选C.由光电效应产生的机理可知，只有当入射光子的能量大于某一数值时，光子才有可能被电子吸收获得能量从而摆脱束缚成为光电子，由于绿光恰能使钾板发生光电效应，比绿光频率小的红光、黄光的光子能量不足以被电子吸收而使其成为光电子，A、B错误；蓝光光子能量大于绿光光子能量，能产生光电效应，而与入射光的强弱无关，C正确，D错误．5．当氢原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时()A．一定吸收光子B．一定放出光子C．既可能不吸收也可能不放出光子D．是吸收还是放出光子与初末能量状态的高低有关解析：选D.当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时，辐射(或吸收)一定频率的光子，辐射(或吸收)的光子的能量是不连续的，辐射(或吸收)的方式由原子所处的这两个能量状态确定，当原子从高能量状态变化到低能量状态时会发射光子；当原子吸收光子时可以从较低能量状态变化到较高能量状态．[课时作业][学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1.首先提出量子理论的科学家是()A．普朗克B．迈克尔孙C．爱因斯坦D．德布罗意解析：选A.为了解释黑体辐射，普朗克首先提出了能量的量子化，故A正确．2.爱因斯坦根据光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说．从科学研究的方法来说，这属于()A．等效替代B．控制变量C．科学假说D．数学归纳解析：选C.根据实验现象给出假设，而后提出理论支持，物理学上把这种研究方法称为“科学假说”，故正确选项为C.3．与物理学有着由来已久“血缘关系”的自然学科是()A．化学B．生物学C．天文学D．数学解析：选C.物理学与其他学科有着密切联系，但与天文学有着由来已久的关系，从19世纪物理学的光度测量和光谱分析就应用于天文学，产生天体物理学．4．以物理为基础的科学技术的高速发展，直接推动了人类社会的进步，下列哪一个发现推动了人类进入电气化时代()A．库仑定律的发现B．欧姆定律的发现C．摩擦起电现象的发现D．电磁感应现象的发现解析：选D.电磁感应现象的发现，使电力的大规模产生成为可能，推动了人类进入电气化时代，D正确．5.对E＝hν的理解，下列说法正确的是()A．能量子的能量与光的波长成正比B．光的频率越高，光的强度越大C．光的频率越高，光子的能量越大D．h是一个常数，没有单位解析：选C.能量子的能量与光的频率成正比，频率越大，光子的能量越大，A、B错，C对．h是一个常量，是有单位的，D错．6.在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针会张开一个角度，如图所示，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．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电解析：选B.弧光灯照射锌板，有带负电的电子从板上飞出，所以锌板带正电．因为验电器和锌板有导线相连，故验电器和锌板都带正电．7.下列关于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．大量光子的行为往往显示出粒子性解析：选C.光具有波粒二象性，即具有波动性和粒子性，A错误；光子不是实物粒子，电子为实物粒子，故B错误；光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越明显，C正确；大量光子的行为显示波动性，D错误．二、多项选择题8.在研究黑体辐射规律时，下列说法不正确的是()A．利用经典物理学的“连续性”观点得出的理论结果与实验结果相符B．利用经典物理学的“连续性”观点得出的理论结果与实验结果不相符C．经典物理学由于无法解释“黑体辐射”，说明它是错误的D．引入能量是一份一份的“能量子”的观点，理论结果与实验相符合解析：选AC.在黑体辐射规律的研究中，运用经典物理学的连续性观点，得出的理论结果与实验结果不相符，故A错误，B正确；经典物理学在黑体辐射研究中理论与实际不相符，说明经典物理学有其局限性，但不能说其是错误的，故C错误；当引入“能量子”概念后，理论结果才与实验相符合，故D正确．9.关于光的本性，下列说法中正确的是()A．光子说并没有否定光的电磁说B．光电效应现象反映了光的波动性C．光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性D．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性解析：选ACD.光既有粒子性，又有波动性，是自身体现的一种微观世界特有的规律．光子说和电磁说各自能解释光特有的现象，两者构成一个统一的整体．10.紫光照射到某金属表面时，金属表面恰好有光电子逸出，已知红光的频率比紫光的频率小，X射线的频率大于紫光的频率，则下列说法中正确的是()A．弱的红光照射此金属表面不会有光电子逸出B．强的红光照射此金属表面会有光电子逸出C．弱的X射线照射此金属表面不会有光电子逸出D．强的X射线照射此金属表面会有光电子逸出解析：选AD.根据爱因斯坦光子说对光电效应的解释知，光子的能量取决于光的频率，频率越大，能量越大，所以能否产生光电效应取决于光的频率，而与光的强度无关，红光频率小，不会产生光电效应，X射线频率大，会产生光电效应．。
2016-2017学年高中物理第5章典力学与物理学的革命第3节量子化现象第4节物理学-人类文明进步的阶梯学业分层
B．个别光子的行为表现为波动性，大量光子的行为表现为粒子性
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，就不具有波动性了
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明显，在另外某种场合下，
光的粒子性表现明显
【解析】 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； 光与物质相
(
)
【导学号： 35390084】
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、对立的，但在微观高速运动的现象中是统
一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
【解析】 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律， 大量光子运动的规律表现出
小光强并没有改变光的频率， 故光子的能量不变而光子数目减少， 所以光电子的数目也随之
减小，选项 C 正确．
【答案】 AC
6． ( 多选 ) 下列说法正确的是 ( )
A．黑体看上去是黑的，因此称为黑体
B．德国物理学家普朗克提出了能量的量子化假说，解决了黑体辐射的理论困难，揭开
了物理学崭新的一页
C．所谓量子或量子化，本质是不连续的，普朗克常数是微观现象量子特性的表征
第 3 节 量子化现象 第 4 节 物理学 - 人类文明进步的阶梯
( 建议用时： 45 分钟 )
[ 学业达标 ]
1．下列关于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
高中物理 第三节 量子化现象 第四节 物理学 人类文明进步的阶梯课件 粤教版必修2
(2)原子能量是不连续的：实验发现(fāxiàn)，每种原子
都有相应的原子光谱，说明原子只能处于一系列不__连__续__(_li_á的nxù)
能量状态，当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时， 栏
会辐射(或吸收)一定频率的光子，辐射的光子的能量是
目 链
接
____不__连__续的．
第九页，共25页。
预习(yùxí) 篇
(2)经典(jīngdiǎn)理论的困难：光电效应实验表明：光电
效应能否产生决定于入射光的频__率__(_p_ín，lǜ与) 入射光的__强__度__无
关．但由经典(jīngdiǎn)理论中“光的波动说”知光是一种波，
其能量是连续的，与光的强度有关．
栏 目
链
(3)爱因斯坦的“光子说”：爱因斯坦认为光的能量是
第二十一页，共25页。
考点
(kǎo diǎn)篇
解析 所有的光都具有(jùyǒu)波粒二象性，A错；光子
具有(jùyǒu)粒子性，不能说光是粒子，光具有(jùyǒu)波粒
二象性，B错；光的波长越大，能量越小，粒子性越弱，波
栏
动性越强，C选项正确．
目 链
接
答案 C
第二十二页，共25页。
考点(kǎo diǎn)篇
目
选项正确．
链
接
第十八页，共25页。
考点 (kǎo
考点2 对光(duìguāng)的波粒二象性的理解
diǎn)篇
1．光的波动性：人们通过实验观察到光能够产生干
涉和衍射等反映波动性的实验现象，英国物理学家麦克斯
韦(mài kè sī wéi)创立了经典电磁理论并提出光是一种电磁
栏 目
链
量子化现象(高中物理)
不具有波动性了
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明显,
在另外某种场合下,光的粒子性表现明显
答案:C
解析: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;光与物质相互作用时表现出粒子性,光的传播规律表现出波
动性,光的波动性和粒子性都是光的本质属性,光的波动性表现明
显时仍具有粒子属性,因为波动性表现为粒子分布概率;光的粒子
目标导航 预习导引
自主预习 合作探究
一二
一、量子论的建立过程 1.普朗克提出能量子假说 (1)黑体及黑体辐射:黑体是能够吸收照射到它上面的全部辐射而 无反射的物体.黑体辐射是指黑体发出的电磁辐射. (2)经典物理学的困难:应用经典物理学的连续性的观念进行的理 论分析与黑体实验结果不相符合. (3)能量子假说:物质发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是 一份一份进行的,每一份就是一个最小的能量单位,称为能量子,能 量子的能量ε=hν,ν是辐射的频率,h为普朗克常量,其值为 h=6.63×10-34 J·s.
知识精要 典题例解
迁移应用
【例1】 金属在一束频率为ν1的光照射下,恰能发生光电效应,改 用另一束强度相同、频率为ν2(ν2>ν1)的光照射时,则( )
A.逸出的光电子初动能减小 B.逸出的光电子初动能增加 C.不能发生光电效应 D.逸出的光电子初动能不变 解析:由光电效应过程中的能量关系Ek=hν-W知道,用频率为ν2的 光照射时,逸出的光电子最大初动能增加.B项正确. 答案:B
迁移应用
一、光子说对光电效应的解释
当光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸
收,电子吸收的能量足够大时,能克服金属内部的引力做功,离开金 属表面逃逸出来,成为光电子.根据能量守恒定律有 12mv2=hν-W ,即 光电子的最大初动能等于光子的能量减去金属的逸出功.
2023粤教版必修2《物理学—人类文明进步的阶梯》ppt1
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二、物理学与现代技术—— 人类文明进步的推动力
二、物理学与现代技术—— 人类文明进步的推动力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、物理学与自然科学——人类文明进步的基 石
2019-2020年高中物理第五章经典力学与物理学的革命第三四节量子化现象物理学人类文明进步的阶梯自我小测含
量子化现象 物理学 人类文明进步的阶梯120世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，不适用于微观粒子．关于这一问题，下列说法错误的是( )A ．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B ．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的C ．不同领域的事物各有其本质与规律D ．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律2硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N 个频率为ν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 ．h ν B.12Nh ν C ．Nh ν D ．2Nh ν3下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A ．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B ．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波C ．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D ．光是一种波，同时也是一种粒子．光子说并未否定电磁说，在光子能量E ＝h ν中，频率ν仍表示的是波的特性4在光电效应实验中，下列结果正确的是( )A ．如果入射光比较弱，只有照射的时间足够长，才会产生光电效应B ．当入射光的频率增大为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的两倍C ．当入射光的波长增大为原来的两倍时，可能不产生光电效应D ．当入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间发射光电子的数量也增大为原来的两倍5下列说法中错误的是( )A ．为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，德国物理学家普朗克提出了能量的量子化假说，解决了黑体辐射的理论困难，揭开了物理学崭新的一页B ．普朗克还提出了光量子理论，即光在传播过程中，能量是不连续的，它是由数值分立的能量子组成的C ．爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性D ．量子论认为原子处于一系列不连续的能量状态之中6如图所示，某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光子逸出，如果光的强度减弱，频率不变，则下列说法正确的是( )A．光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子逸出B．单位时间内逸出的光电子数减少C．逸出光电子的最大初动能减少D．单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减少7下列说法错误的有( )A．能量量子化就是指微观粒子的能量值只能是正整数的倍数B．量子化就是指不连续性，指物理量变化时不能连续变化，只能取分立的值C．光的波粒二象性是指光既不是普通的波，也不是实物粒子，而是一种特殊物质，它的特殊性表现在既具有波的性质，同时又具有粒子的特点D．原子发光的光谱是一系列不连续亮线组成的线状谱8在演示光电效应的实验中，把某金属板连在验电器上．第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度．第二次在弧光灯与金属板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，验电器指针不张开．由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的( )A．可见光成分B．紫外线成分C．红外线成分D．上述三种均正确9在伦琴射线管两极间加6.63×104 V的电压，设从阴极发出的电子的初速度为零，加速到达阳极时，其动能的10%变为伦琴射线的光子能量，试计算伦琴射线的波长．(e＝1.6×10－19 C，h＝6.63×10－34J·s)参考答案1解析：人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．答案：A2解析：由光子说可知，一个光子的能量为E 1＝h ν，所以N 个光子的能量为E ＝Nh ν，故C 对．答案：C3解析：在宏观现象中，波与粒子是对立的概念，而在微观世界中，波与粒子可以统一．光既不是宏观观念的波，也不是宏观观念的粒子，光具有波粒二象性是指光在传播过程中，同物质作用时表现出波和粒子的特性．光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性．粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．答案：D4解析：如果入射光的频率比极限频率低，那么无论光多么强，照射时间多么长，都不会发生光电效应．而如果入射光的频率高于极限频率，即使光不强，也会产生光电效应，A 错．在光电效应中每秒从光阴极发射的光电子数与入射光强成正比，D 正确．入射光的频率增大时，从阴极逸出的光电子的初动能也增大，但两者不是简单的正比关系，B 错．当入射光的波长增大为原来两倍时，其频率减为原来的12，如果已低于阴极材料的极限频率，就不会产生光电效应．答案：CD5解析：光量子理论是爱因斯坦提出的，具体内容为：光和原子、电子一样也具有粒子性，光就是以光速c 运动着的粒子流，这种粒子叫光量子．同普朗克的能量子一样，每个光量子的能量也是E ＝h ν.答案：B6解析：照射光的频率不变，光强减弱，每个光子的能量仍不变，所以仍然能产生光电效应，并且逸出的光电子的最大初动能也不变．由于光强减弱后，1 s 内到达阴极的光子数减少，所以能激发出的光电子数也减少．答案：B7解析：能量量子化是指微观粒子的能量值只能是最小能量单位的整数倍，故A 错B 对．光具有波粒二象性，但与宏观概念中的波、粒子不同，故C 对．由于能量的量子化，所以放出的能量也是量子化的，因此原子光谱是一系列不连续亮线，故D 正确．答案：A8解析：玻璃板可使可见光通过，验电器指针不张开，说明使金属板发生光电效应的光是频率比可见光大的紫外线．答案：B9解析：电子加速获得动能Ek ＝qU ＝1.6×10－19×6.63×104 J 光子能量E ＝Ek×10%又E ＝h c λ所以λ＝hc E ＝hc Ek×0.1＝ 6.63×10－34×3×1081.6×10－19×6.63×104×0.1m ＝1.875×10－10 m. 答案：1.875×10－10 m。
2013高一物理多媒体课件：第三、四节 量子化现象 物理学——人类文明进步的阶梯(粤教版必修2)
粒二象性”。
3、在微观世界中，大量光子运动产生的效果显示出波动 性，个别光子运动产生的效果显示出粒子性，光在传播 时显示波动性，与物质发生作用时往往显示粒子性。
四
原子光谱：原子能量的不连续
1.经典理论与实验的矛盾
①经典理论：能量是连续变化的，原子发光的光谱是连续谱 ②实验结论：原子发光的光谱是不连续的线状谱—原子光谱 2.原子光谱的解释： 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，当原子从一
地球物理学，流体力学、生物物理，物理化学、量子化
学等，使人们更全面地探索、认识自然界的规律。
2、技术性
物理学几乎是一切工程科学的基础。物理学的成就直接发
展了各种各样的工程技术，形成了今天门类齐全、多样的工业 体系。今天的许多高新技术也仍然是以物理学的研究成果为基
础的。这些工程技术的发展应用，极大地提高了社会生产力水
想领域的瑰宝。这些思想方法和物理学的研究成就一起在改善 人们的生产、生活条件的同时，也改变着人们的思维方式。指
引着人们破除迷信、消除愚昧、尊重客观事实、尊重科学，不
断追求真、善、美，推动人类文明的车轮滚滚向前。人类社会 历史上的几次工业革命都是以物理学的重大成果为基础的。牛
顿力学、热学的发展导致了第一次工业革命，使人类进入蒸汽
B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念
上的波，也可以看成微观概念上的粒子 C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应 说明光具有粒子性 D．光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子
说真正有机地统一起来
解析:光具有波粒二象性，这是现代物理学关于光的本性
的认识，光的波粒二象性不同于牛顿提出的微粒说和惠 更斯的波动说，是爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁 说的统一，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光 电效应说明光具有粒子性，故A，B，D错误，C对。
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正解：光电效应的产生取决于光的频率而与照射时间和光
的强度无关，只有当入射光的频率大于金属的极限频率时，才 会发生光电效应．光电子的能量取决于光的频率，与光的强度 无关．
答案：C
第三节
量子化现象
第四节
物理学——人类文明进步的阶梯
一、黑体辐射：能量子假说的提出 1．黑体：如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射
无反射 ，这种物体就称为黑体． 而__________ 电磁辐射 ． 2．黑体辐射：黑体发出的_________
最小单位 ．微观 3．能量子假说：所谓能量子就是能量的_________ 领域里能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收，不同频率的 电磁波其能量子的值不同，表达式为:ε＝hν(ν是电磁波的频率，
为光电子． 2．爱因斯坦光子假说 光在传播的过程中，能量是不连续的，它由数值分立的能 光子 量子组成，这些能量子称为光量子，也称为“_______” ，其能 量ε＝hν.
三、波粒二象性和原子光谱
1．光的波粒二象性：大量实验表明，光既有_______ 波动性 又具 粒子性 ，即光具有波粒二象性． 有_______ 不连续 的能量状态中，当 2．原子光谱：原子处于一系列________ 原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时， 辐射(或吸收)
牛顿力学 和______ 热学 的研究而发明了蒸 3．18 世纪得益于__________
电机 的发明和 汽机，带领人们进入蒸汽机时代；19 世纪以______ 电力 的应用为标志的电力技术革命，使人类社会全面进入了 ______
电气化时代；属于 20 世纪最伟大的科学成就之一的原子能技
电子信息技术 术，把人类社会带进了原子时代；20 世纪后期，_____________ 通信技术 又为人类创造了一个新时代——信息时代． 和_________
一定频率的光子，辐射(或吸收)的光子的能量是不连续的．
四、物理学对人类文明的贡献 1．物理学的发展推动了科学技术的高速发展．几乎所有重 大的新技术领域，如原子能技术、激光技术、电子和信息技术 等的创立，都是在物理学中经过长期的酝酿，在理论上和实验
上取得突破，继而转化为技术成果的．
爱因斯坦 2．如果没有 1909 年物理学的α粒子散射实验和_________ 的质能方程就不可能有今天核能的利用．
光电效应 要点1 1．光电效应实验显示：用微弱的紫光照射金属表面能立即 产生光电子，而用很强的红光照射，无论照射的时间多长，也 没有光电子产生． 2．光电效应实验表明：光电效应的产生取决于光的频率而 与光的强度无关． 3．光子说对光电效应的解释： (1)一个电子只能吸收一个光子； (2)电子吸收光子的能量向外“运动”时，要克服金属的束 缚作用而消耗能量(叫做金属的逸出功)； (3)吸收的光子能量要足够克服金属的束缚作用，电子才能 够发射出来．
h 称为普朗克常量，由实验测得 h＝6.63×10－34 J· s)． 4．能量量子化：微观领域中能量的____________ 不连续变化 ，即只能
取分立值的现象．
二、光子说：对光电效应的解释 1．光电效应：当光线(包括不可见光)照射到金属表面时，
电子 从金属表面逸出的现象．从金属表面逸出来的电子称 有_______
解析：原子光谱说明原子的能量是量子化的，不只是氢原
子这样，所有物质的原子都是这样的．
光电效应产生的条件 【例3】关于光电效应现象，下列说法正确的是( A．只要照射时间足够长，任何金属都能发射光电子 B．只要光的强度足够强，任何金属都能发射光电子 C．一种金属能否发射光电子，只与光的频率有关 D．光的强度越大，产生的光电子能量越大 错因：光电效应不能用经典物理学的观点去解释，它满足 自己特有的规律．为了解释光电效应现象，爱因斯坦于 1905 年 提出光子说，这才成功解释了光电效应现象． )
连续的，是量子化的．
【例2】关于对光的本性的理解，下列说法正确的是( A．光是一种机械波 B．光是一种电磁波 C．光是一种粒子 D．光具有波粒二象性
)
解析：把光理解为机械波是错误的，而把光理解为电磁波、
一种粒子又是片面的，大量的事实证明光既具有粒子性又具有
波动性，即光具有波粒二象性．答 Nhomakorabea：D2．原子光谱的发现说明( B ) A．原子的能量是连续的 B．原子的能量是量子化的 C．只有氢原子的能量是量子化的 D．所有物质的能量都是连续的
1．可见光的波长范围为(380～780)×10－9 m，光子的能量 为 hν，则可见光光子的能量大约为( B ) A．0～1.6 eV C．3.1～5.1 eV 要点2 B．1.6～3.1 eV D．5.1～7.0 eV
光的本性与原子光谱
1．光既具有粒子性又具有波动性，即光具有波粒二象性．
2．原子光谱是一条条不连续的谱线，说明原子的能量是不
【例1】如图 5－3－1 所示，一静电计与锌板相连，在 A
处用一紫外灯照射锌板，关灯后指针将保持一定偏角．
图 5－3－1
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏
角将__________(选填“增大”、“减小”或“不变”)；
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光
照射锌板，静电计指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外 线照射锌板，可观察到静电计指针__________(选填“有”或 “无”)偏转． 解析：紫外线照射锌板，锌板发生光电效应，放出光电子， 锌板及与它连在一起的静电计带正电，带负电小球与其接触后， 中和一部分正电荷，静电计指针偏角减小．红外线比黄光的频 率更低，更不可能发生光电效应，能否发生光电效应与入射光 的强度无关． 答案：(1)减小 (2)无