高中鲁科版 (2019)第4节 初识光量子与量子世界说课ppt课件

这是一份高中鲁科版 (2019)第4节 初识光量子与量子世界说课ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了课前自主学习，电磁波，光电效应，光量子，光量子假说，普朗克，量子保密通讯，课堂合作探究等内容，欢迎下载使用。

一、光的量子化1.光的微粒学说和光的波动学说_____是光的微粒学说的创始人。他认为，光是从光源射出的具有高速度的粒子流。荷兰物理学家惠更斯认为光和水一样，也是一种___，叫_____。2.光的电磁说。19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦创立的经典电磁场理论揭示出“光是一种_______”。
3.光电效应(1)19世纪末，人们发现用光照射金属会使金属发射出电子，这种现象叫_________。(2)爱因斯坦在解释光电效应时，受普朗克量子假说的启发提出了_______假说，认为光的发射、传播和接收都是以一份份光子的形式进行的。(3)1916年，美国物理学家密立根用实验精确证实了爱因斯坦给出的光电效应定律。(4)1923年，康普顿效应的发现验证了___________的正确性，光量子概念开始为人们所接受。(5)光量子被正式命名为_____。
4.光的波粒二象性(1)光既具有_____特性，又具有_____特性，即具有波粒二象性。(2)光在一定的条件下，突出地表现出微粒性，实质为不连续性；在另一些条件下，又突出地表现出波动性。
二、初识量子世界1.光的量子说(1)德国物理学家_______最早提出量子假说，开创了量子理论的新时代。(2)量子说内容：①量子假说认为，物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。E=nɛ(n=1、2、3…)②辐射是由一份份的能量组成的，就像物质是由一个个原子组成的一样。一份能量就是一个量子，量子的能量ε与频率ν成正比。式中h=6.626176×10-34 J·s，这是普朗克引进的一个物理普适常量，称为普朗克常量。
2.量子的应用量子理论不仅改变了人类对物质结构及其相互作用的理解，还为电子扫描隧道显微镜，_____________等现代技术奠定了基础，量子理论应用于计算机技术，还使计算机朝着更小更快的方向发展。
主题一　光的量子化【历史情境】
【问题探究】　(1)在历史情境中展示的科学家，他们对光的本性的认识提出什么学说？提示：牛顿提出了光的微粒说；惠更斯提出了光的波动说；麦克斯韦提出了光的电磁说；爱因斯坦提出了光的量子说。(2)光的微粒说和光的波动说主要内容是什么？提示：光的微粒说认为光是从光源射出的具有高速度的粒子流，光的微粒说可以解释光的反射、光的颜色；光的波动说认为光像水波一样，也是一种波，能成功解释光的干涉、衍射和偏振现象。
(3)牛顿的光的微粒说与爱因斯坦的光的量子说是一样的吗？提示：牛顿的光的微粒说与惠更斯的光的波动说是相互对立的，爱因斯坦的光的量子说提出的背景是光的电磁说在解释光电效应遇到困难后才提出来的。
【结论生成】1.光的微粒说和光的波动说(科学思维)
2.光的本性学说的发展历程(科学态度与责任)
【典例示范】　下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是(　　)A.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B.频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C.光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D.光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
【解析】选D。光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子的粒子性比较明显，故A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确；光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，故D错误。
【探究训练】1.能正确解释黑体辐射实验规律的是(　　)A.能量的连续经典理论B.普朗克提出的能量量子化理论C.惠更斯的波动说D.牛顿提出的能量微粒说
【解析】选B。根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，故选B。
2.下列各种叙述中，符合物理学史实的是(　　)A.康普顿效应证明了光具有波动性B.美国物理学家密立根用实验精确证实了爱因斯坦提出的光电效应定律C.普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说D.光电效应现象是爱因斯坦首先发现的
【解析】选B。康普顿效应证明了光具有粒子性，不能证明光具有波动性，A错误；美国物理学家密立根用实验精确证实了爱因斯坦提出的光电效应定律，B正确；爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，C错误；光电效应是由赫兹首先发现的，D错误。
主题二 量子世界【问题探究】　(1)普朗克量子假说提出的背景是什么？提示：经典电磁理论难以正确解释黑体辐射实验规律的情况下提出的。(2)普朗克量子假说主要内容是什么？提示：物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。E=nɛ(n=1，2，3，…)辐射是由一份份的能量组成的，就像物质是由一个个原子组成的一样。一份能量就是一个量子，量子的能量ε与频率ν成正比。ε=hν式中h=6.626176×10-34 J·s，这是普朗克引进的一个物理普适常量，称为普朗克常量。
(3)弹簧振子的能量、楼梯的台阶哪一个是连续的、哪一个是不连续的？提示：弹簧振子的能量是连续的，楼梯的台阶是不连续的。
【结论生成】1.量子论的发展历程(科学态度与责任)冶金工业的发展、对恒星研究的需要促进了对黑体辐射问题的研究，并发现黑体辐射的规律，但是经典电磁理论难以正确解释黑体辐射实验规律，为此普朗克提出量子假说并得出黑体辐射按波长分布的公式，理论内容与实验结果完全符合。
2.能量量子化(物理观念)(1)振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，带电微粒辐射或吸收能量时也是以这个能量值为单位一份一份地进行，这个不可再分的最小能量值ε叫作量子化。
(2)物体(带电微粒)辐射电磁波或者物体(带电微粒)吸收电磁波时，辐射或者吸收的能量也是以ε为单位一份一份地辐射或吸收的。E=nε，ε叫作能量子，简称量子；n 为量子数，n 只能取为正——能量的量子化 (3)电磁波最小能量为 ε=hν (ν是电磁波的频率，h称之为普朗克常量，h=6.626×10-34 J∙s )
【典例示范】　在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长6.4×10-7 m，每个激光脉冲的能量1.5×10-2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J∙s ，光速c=3×108 m/s，计算结果保留一位有效数字)
【解析】光子的能量为：ε= =3.1×10-19 J每个脉冲中的光子数目为：n= =5×1016个答案：5×1016个
【探究训练】1.(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是(　　)A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值εB.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C.能量子与电磁波的频率成正比D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
2.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(　　)A.物体的长度　　　　B.人的个数C.物体的动能D.物体所受的重力【解析】选B。人的个数是“量子化”的；而物体的长度、物体的动能以及物体所受的重力，都不是“量子化”的，故B正确，A、C、D错误。
【补偿训练】　　光子的能量与其(　　)A.频率成正比　　　　B.波长成正比C.速度成正比D.速度平方成正比【解析】选A。根据光子的能量公式：E=hν= ，可知，光子的能量与其频率成正比，与波长成反比，与速度无关。故A正确。