《2022年届高考一轮复习教案12..3波粒二象性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年届高考一轮复习教案12..3波粒二象性.docx（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品学习资源第 3 课时波粒二象性基础学问归纳1. 光的本性学说的进展史1牛顿的微粒说：认为光是高速粒子流，它能说明光的直进、光的反射现象，不能说明光的干涉、衍射现象 .FzVCrlDrGb2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，它能说明光的干涉、衍射现象，不能说明光电效应、光的直进.FzVCrlDrGb3 麦克斯韦的电磁说：认为光是 电磁波 ，试验依据是 电火花试验 ，证明白光与电磁波在真空中传播 速度相等 ，且都为 横波 ，能够说明光在真空中的传播、光的干涉、衍射，不能说明光电效应 .FzVCrlDrGb4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
2、量与频率成正比，即 Eh ，能够说明光电效应、光的直进、光的反射，不能说明光的干涉、衍射 .FzVCrlDrGb5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.能够说明全部光现象 .FzVCrlDrGb2. 光的电磁说1内容：光的本质是电磁波 .2意义：光的电磁说说明白光的电磁本质，使人们熟悉到光波与机械波的本质不同，把光学和电磁学统一起来 .FzVCrlDrGb3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 3108 m/s.3. 光电效应1现象：在光
3、的照耀下，物体发射电子的现象，叫做光电效应 .2光电效应的规律：任何一种金属都有发生光电效应的极限频率，欢迎下载精品学习资源入射光的频率必需大于 这个频率才能产生光电效应；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；光电效应的产生 几乎是瞬时的，一般不超过109 s；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.FzVCrlDrGb3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 Eh .FzVCrlDrGb4光电效应方程：逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值， 即 W h 0；光电效应方程：E
4、k hW.FzVCrlDrGb4. 康普顿效应1康普顿效应：即当 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 光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子 缺失一部分能量，并转变 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.FzVCrlDrGb2意义：康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要物理试验之一 .爱因斯坦光子理论圆满说明白光电效应的试验规律，而康普顿对康普顿效应进行了胜利的说明，使光量子说得到了试验的
5、证明，更有力地证明白爱因斯坦光子理论的正确性 .FzVCrlDrGb3康普顿效应的说明：经典说明电磁波的说明 ：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 . 经典理论说明频率不变的一般散射可以，但对康普顿效应不能 做出合懂得释；光子理论的说明：光子不仅有能量h ，而且有动量h/ ；模型： X 射线光子与静止的自由电子发生弹性碰撞；在碰撞过程中能量、动量守恒.FzVCrlDrGb4康普顿效应进一步证明白光的粒子性.欢迎下载精品学习资源5. 概率波在双缝干涉图样中，不能确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
6、在暗纹处的概率 小 .光子在空间显现的概 率可以通过 波动 规律确定， 所 以光波是一种 概率波 .FzVCrlDrGb6. 光的波粒二象性1 光既具有波动性，又有粒子性；大量光子产生的成效显示出波动性，个别光子产生的成效显示出粒子性.FzVCrlDrGb2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，光子在空间各点显现的 可能性的多少 概率，由波动性 起主导作用 .FzVCrlDrGb3对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特点显著；而频率高、波长短的光，粒子性特点显著.FzVCrlDrGb7. 不确定关系式hx p，其中 x
7、表示 粒子位置的不确定量， p 表示 粒子在 x4方向上的动量的不确定量 .不确定关系式说明：1微观粒子的坐标测得愈精确 x0，动量就愈不精确 p ； 2微观粒子的动量测得愈精确 p 0，坐标就愈不精确 x . 但这里要留意，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.FzVCrlDrGb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表达，也是光的本性中一个高考热点，因此在复习过程中：欢迎下载精品学习资源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
8、子的最大初动能”等，这对懂得光电效应的规律具有重要意义.FzVCrlDrGb 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 .FzVCrlDrGb2“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Eh，其大小由光的频率打算；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 Pnh，其中 n 为单位时间内的光子数 .FzVCrlDrGb 3“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”光照耀到金属表面时，电子吸取光子的能量
9、，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缺失一部分能量，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EkmhW式中 W为金属的逸出功 .而不从金属表面发射的光电子，在逸出的过程中缺失的能量会更多，所以此时间电子的动能Ek 光波有肯定的频率和波长，光子有肯定的能量E h 和动量 p h/，是个冲突对立的统一体，彼此含有对方的成分，共存于光的统一体中.E欢迎下载精品学习资源h hc ，p hch .事实上，不仅光具有波粒二象性，一切运动的物体都具欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习
10、资源p有波粒二象性，其波长h 德布罗意波长 . 宏观物体的德布罗意波长特别欢迎下载精品学习资源小，很难观看到它们的波动性.FzVCrlDrGb2只有一个差异：在肯定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性显著， 即我们观看到这对冲突的主要方面.详细地说就是：光在传播过程中波动性显著，光在与物质作用时粒子性表现显著；大量光子产生的成效显示出波动性， 个别光子产生的成效就显示出粒子性 .FzVCrlDrGb频率越低的光，波动性越显著；频率越高的光，粒子性越显著.典例精析1. 对光的波粒二象性的正确懂得【例 1】关于光的波粒二象性，以下说法正确选项欢迎下载精品学习资源A. 大量光子产生的成效往往显示出波
11、动性，个别光子产生的成效往往显示出粒子性B. 光在传播时往往表现出波动性，光跟物质相互作用时往往表现出粒子性C.频率高的光波动性显著，频率低的光粒子性显著D.光既有波动性又有粒子性，说明光既是波又是粒子【 解读】 光在肯定条件下波动性显著，在另一条件下的粒子性显著.大量光子的产生的成效显示波动性，个别光子产生的成效就显示出粒子性，A 对， B 对.频率高的光波长短，波动性不明显， C 错.不能将光的波粒二象性懂得成光既是波又是粒子，它既不同于宏观概念中的波，也不同于宏观概念的粒子，D 错.FzVCrlDrGb【答案】 AB【思维提升】 波动性和粒子性在宏观领域看起来是相互对立的，但在微观领域，
12、一切微观粒子都具有波粒二象性.【拓展 1】如下列图，与锌板相连的验电器的铝箔原先是张开的，现在让弧光灯发出的光经一狭缝后照耀到锌板，发现 在 锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的 验 电器的铝 箔张角 变大 ，以 上试验 事实 说明 A FzVCrlDrGbA. 光具有波粒二象性B. 验电器的铝箔原先带负电C. 锌板上亮条纹是平行等宽度的D. 如改用激光器发出的红光照耀锌板，观看到验电器的铝箔张角就肯定会变得更大【解读】 当弧光灯发出的紫外线经过狭缝照在锌板上，锌板上形成明暗相间的条纹，发生衍射现象，中心条纹宽度最宽，说明光有波动性；同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，发生了光电效应，
13、电子飞出，锌板原先带正欢迎下载精品学习资源电，说明光有粒子性 .所以 A 正确， B、C 错误.红光的频率小于锌板的极限频率，不能发生光电效应， D 错误.FzVCrlDrGb2. 对光电效应遵循的规律的懂得及应用【例 2】对于光电效应的说明，以下选项正确选项A. 金属内每个电子可以吸取一个或一个以上的光子，当它积存的动能足够大时，就能从金属表面逸出B. 假如入射光子的能量小于金属表面电子克服原子核的引力逸出时需做的最小功，光电效应便不能发生C. 发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能也就越大D. 由于不同金属的逸出功不同，因此，使不同金属产生光电效应的入射光的最低频
14、率也不相同【解读】 同一个电子是不行能实现双光子吸取的，因同一个电子接收两个光子的时间间隔相当长，而金属内电子的碰撞又是极其频繁的.两次碰撞的时间间隔只有 10 15 s 左右.所以一个电子接收一个光子后如不能立刻逃逸出金属表面，它来不及吸取其次个光子，原先吸取的能量就早已消耗殆尽了.可见电子吸取光子的能量不能累加，就 A 错.FzVCrlDrGb不同金属内原子核对电子的束缚程度是不同的，因此电子逃逸出来克服原 子束缚力做功不同，如光子的能量Eh小于使金属表面电子克服原子核引力逸出时所做功的最小值，那就不会有光电子逸出，即不会发生光电效应.可见要使某金属发生光电效应，入射光子能量有一个最小值E
15、0 h0，这就对应了一个极限频率，就 B 对.同时留意到不同的金属逸出功不同，就其产生光电效应的最低频率 即极限频率 不同，就 D 对.FzVCrlDrGb假如光照耀某金属能发生光电效应，那么入射光线越强说明每秒照耀到金属表面单位面积上的光子数越多，这时产生的光电子数就越多，光电流就越大，但由于光子的能量是由光的频率打算的，E h与光子数的多少无关，所欢迎下载精品学习资源以入射光的强度增大，但其频率不转变时，光子的能量也不会转变，这时每个电子吸取光子的能量也不会增加，逸出的光电子的最大初动能就不会转变，故C 错.FzVCrlDrGb【答案】 BD【思维提升】 此题涉及光电效应现象及其规律，旨在
16、考查同学对基本概念和基本规律的懂得和把握程度 .同学们往往简单把光强、光子能量、光电流强度混淆.因此，同学们应特殊留意两条对应关系线.解答此题的关键是找好对应关系，只要把握了这两条对应关系线，就不难解答此题.FzVCrlDrGb【拓展 2】一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解 为 相互分别的三束光，分别照耀到相同的金属板 a、b、c上 ， 如图所 示. 已知金 属板 b 有光 电子 放出 ， 就 可 知 D FzVCrlDrGbA. 板 a 肯定不放出光电子B.板 a 肯定放出光电子C.板 c 肯定不放出光电子D.板 c 肯定放出光电子【解读】 平行光经三棱镜后，分解为a、b、c 三束光，从图可
17、以看出，色光 a、b、c 的偏折角关系为 abc，所以折射率 nanbnc，说明光的频率 a b大多少，所以无法确定 a 与0 的关系，因而不能确定色光a 照耀到金属板上肯定放出光电子或肯定不放出光电子 .所以答案为 D. FzVCrlDrGb3. 光电效应方程 Ekm h W 的应用【例 3】如下列图，阴极 K 用极限波长 00.66m的 金属线制成，用波长 0.50 m 的绿光照耀阴极 K，调整两个极板电压，当 A 板电压比阴极高出 2.5 V 时，光电流达 到 饱和，电流表示数为 0.64 A ，求： FzVCrlDrGb欢迎下载精品学习资源1每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的
18、最大初动能.2假如把照耀阴极绿光的光强增大为原先的2 倍，每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能 .【解读】 1光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数欢迎下载精品学习资源n I m0.6410 6个 4.0 1012 个欢迎下载精品学习资源e1.610 19欢迎下载精品学习资源依据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能欢迎下载精品学习资源EkmhW h ch c 6.63 10 34310809.6 10 20 J10.5010 61 J60.66 10欢迎下载精品学习资源2假如照耀光的频率不变，光强加倍，依据光电效应试验规律，阴极每秒欢迎下载
19、精品学习资源发射的光电子数 n2n81012个 FzVCrlDrGb欢迎下载精品学习资源km光电子的最大初动能仍旧是 E9.6 10 20 J【思维提升】 解答有关光电管和光电效应的问题，要留意以下几个方面： 1 打算光电子最大初动能的是入射光的频率，打算光电流大小的是光强的大小.2光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生电流的条 件.3搞清晰加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用，仍是减速作用.FzVCrlDrGb【拓展 3】真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾 其极限波长分别为 1 和 2制成，板面积为 S，间距为 d.现用波长为 1的单色光连续照耀两板内表面，就电
20、容器的最终带电荷量 Q 正比于 D FzVCrlDrGb欢迎下载精品学习资源A. d 1 S1B. d 2S2C. S 1 d1D. S 2d2欢迎下载精品学习资源【解读】 当电容器极板为最终电荷量时，两板间电压为截止电压，即此时最大初动能完全用来克服电场力做功，末速度为0.就有 hh2 eUFzVCrlDrGb欢迎下载精品学习资源又 c ， CS4kd， U QC欢迎下载精品学习资源解得 QChc 1 e1 hc 24keS 2d2欢迎下载精品学习资源由于 hc 4ke为常数，故 D 项正确.欢迎下载精品学习资源易错门诊【例 4】如下列图的电路中两个光电管是由同种金属材料制成的阴极 .现用强
21、度相同的两束光分别照耀在两个光电管的阴极上，紫光照在甲电路的光电管上，绿光照在 乙电路的光电管上，如都能产生光电效应，就以下判定正确选项 FzVCrlDrGbA. 从 A、B 两个极板射出光电子的最大初动能一样大B. 打到 C 极上的光电子的最大动能肯定大于打到D 极上的光电子的最大动能C. 单位时间内由 A、B 两个金属极板产生的光电子的数目一样多D. 单位时间内由 B 极板产生的光电子的数目更多些【错解】 此题由于紫光的频率大于绿光的频率，所以打在C 板上的光电子的最大初动能大于 D 板上的光电子的最大初动能，故B 选项正确， A 项错误； 由于两个光电管完全相同，入射光的强度完全相同，故
22、光电流相同，单位时间内的光电子数目相同，故 C 项正确， D 错误.FzVCrlDrGb【错因】 此题错误缘由是混淆发生光电效应时出射电子的最大初动能和电子达到 C 板或 D 板的动能；光电流对于同种光只与光的强度有关，即能量相同，但是不是同种光就光电子个数不同.FzVCrlDrGb【正解】 紫光的频率大于绿光的频率，就从 A 极板射出的光电子的最大初动能大于从 B 极板射出的光电子的最大初动能 .但由于光电管两极加的都是正向电压，电场力对电子做正功，不能确定哪个电路做的正功多，所以无法确定电子打到 C、D 极板后动能哪个大 .光的强度相同，就单位时间内照耀到金属板光的能量相同，由于紫光一个光子的能量大于绿光一个光子的能量，所以单位时欢迎下载精品学习资源间内照耀到 A 极板的光子数少于单位时间内照耀到B 极板的光子数，就单位时间内由 B 极板产生的光电子的数目更多些.FzVCrlDrGb【答案】 D【思维提升】 此题中或许同学不易懂得动能和最大初动能以及光电流的大小的打算因素，关键是要弄清光电子出射后经过电场加速，而两电场不同，电场对光电子做功不同；光电流由光照强度即能量打算，光电流相同但是对于不同频率的光而言光电子个数不同 .FzVCrlDrGb申明：全部资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途；欢迎下载