当前位置:
文档之家› 高三物理第一轮复习 波粒二象性 新人教版
高三物理第一轮复习 波粒二象性 新人教版
不确定关系式表明:
(1)微观粒子的坐标测 得愈准确(Δx→0),动量就愈不准确(Δp→∞);
(2)微观粒子的动量测得愈准确(Δp→0),坐标就愈不准确(Δx→∞).
但这里要注意,不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准;也不是说微观粒子的动量测不准;更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准;而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准.
2.光的电磁说
(1)内容:光的本质是电磁波.
(2)意义:光的电磁说说明了光的电磁本质,使人们认识到光波与机械波的本质不同,把光学和电磁学统一起来.
(3)依据:光和电磁波的传播 都不需要介质;光和电磁波在真空中的传播速度相同,即
c=3×108m/s.
3.光电效应
(1)现象:在光的照射下,物体发射电子的现象,叫做光电效应.
(2)光子和电子、质子等实物粒子一样,具有能量和动量.与其他物质相互作用时,粒子性起主导作用;在光的传播过程中,光子在空间各点出现的可能性的多少(概率),由波动性起主导作用.
(3)对不同频率的光,频率低、波长长的光,波动性特征显著;而频率高、波长短的光,粒子性特征显著.
7.不确定关系式
,其中Δx表示粒子位置的不确定量 ,Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量.
(2)光电效应的规律:①任何一种金属都有发生光电效应的极限频率,入射光的频率必须大于这个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,随入射光的频率增大而增大;③光电效应的产生几乎是瞬时的,一般不超过10-9s;④当入射光的频率大于金属极限频率时,光电流强度与入射光的强度成正比.
(3)光子说:在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份称为一个光子,光子的能量与其频率成正比,即E=hν.
第3课时 波粒二象性基础知识 Nhomakorabea纳1.光的本性学说的发展史
(1)牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流,它能解释光的直进、光的反射现象,不能解释光的干涉、衍射现象.
(2)惠更斯的波动说:认为光是某种振动,以波的形式向四周传播,它能解释光的干涉、衍射现象,不能解释光电效应、光的直进.
(3)麦克斯韦的电磁说:认为光是电磁波,实验依据是电火花实验,证明了光与电磁波在真空中传播速度相等,且 都为横波,能够解释光在真空中的传播、光的干涉、衍射,不能解释光电效应.
重点难点突破
一、光电效应
“光电效应”是光的粒子性的一个重要体现,也是光的本性中一个高考热点,因此在复习过程中:
1.要澄清一些易混淆的概念,如“光子”、“光电子”、“光子的能量”与“光电子的最大初动能”等,这对理解光电效应的规律具有重要意义.
(1)“光子”与“光电子”
光子 是指光在空间传播时的每一份能量(即能量是不连续的),光子不带电,是微观领域中的一种粒子;而光电子是金属表面受到光照时发射出来的电子,因此其本质就是电子.
(4)爱因斯坦的光子说:认为光的传播是一份一份的,每一份叫做光子,其能量与频率成正比,即E=hυ,能够解释光电效应、光的直进、光的反射,不能解释光的干涉、衍射.
(5)德布罗意的波粒二象性:认为光既有粒子性,又有波动性,个别光子表现粒子性,大量光子表现波动性;光子频率大的粒子性明显,频率小的波动性明显.能够解释所有光现象.
(4)康普顿效应进一步证实了光的粒子性.
5.概率波
在双缝干涉图样中,不能肯定某个光子落在哪一点,即光子落在各点的概率是不一样的.但光子落在明纹处的概率大,落在暗纹处的概率小.光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定,所以光波是一种概率波.
6.光的波粒二象性
(1)光既具有波动性,又有粒子性;大量光子产生的效果显示出波动性,个别光子产生的效果显示出粒子性.
(4)光电效应方程:①逸出功:使电子脱离某种金属所做功的最小值,即W=hυ0;②光电效应方程:Ek=hυ-W.
4.康普顿效应
(1)康普顿效应:即当γ射线或X射线打在物质上,与物质中原子的核外电子发生相 互作用,作用后产生散射光子和反冲电子的效应;其作用过程为:当入射X (γ)光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时,光子损失一部分能量,并改变运动方向(散射光子),电子获得能量而脱离原子(反冲电子),此种作用过程称为康普顿效应.其结果是:产生了次级电子,反冲电子继而将发生电子与物质的相互作用.
2.掌握两条线索、明确各概念间的对应关系
由上图可知,这两条线索:一是光的频率线,二是光的强度线.这两条对应关系线就是:光强→光子数目多→发射光电子多→光电流强度大;光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.
二、对光的波粒二象性的理解
1.光的干涉、衍射现象和光的电磁说,表明了光不可怀疑地具有波动性;光电效应和光子说,却说明了光的波动性理论有一定的局限性,光还具有粒子性.光的一切行为只有光具有波粒二象性才能说明,所以我们认为光具有波粒二象性.
(2)“光子的能量”与“入射光的强度”
光子的能量是一份一份的,每一份的能量为E=hυ,其大小由光的频率决定;而入射光的强度是指单位时间内入射光中包含光子数的多少,入射光的强度可表示为P=nhυ,其中n为单位时间内的光子数.
(3)“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”
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从金属表面 逸出,那么这些光电子具有最大初动能,其值为Ekm=hν-W(式中W为金属的逸出功).而不从金属表面发射的光电子,在逸出的过程中损失的能量会更多,所以此时光电子的动能Ek<Ekm.一个电子吸收一个光子的能量后,动量立即增大,不需要积累能量的过程.
(2)意义:康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要物理实验之一.爱因斯坦光子理论圆满解释了光电效应的实验规律,而康普顿对康普顿效应进行了成功的解释,使光量子说得到了实验的证明,更有力地证明了爱因斯坦光子理论的正确性.
(3)康普顿效应的解释:经典解释(电磁波的解释):单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时,引起受迫振动,向各方向辐射同频率的电磁波.经典理论解释频率不变的一般散射可以,但对康普顿效应不能做出合理解释;光子理论的解释:①光子不仅有能量hυ,而且有动量h/λ;②模型:X射线光子与静止的自由电子发生弹性碰撞;③在碰撞过程中能量、动量守恒.