高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 初识光量子与量子世界优秀ppt课件

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一、光的量子化 情境思考【思考】 　如图所示,是光电效应发生的示意图,这里的光指的是什么光?电子是哪里来的?
提示:这里的光可以是可见光,也可以是紫外线、红外线等不可见光。光电效应中的电子是从金属中逸出的。
1.光的本质: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_______”。2.光电效应:用光照射金属使金属发射出_____的现象。3.光子:光不仅在发射和吸收时能量是_________的,而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子被称为光子。4.波粒二象性:光既具有_____特性,又具有_____特性。
例1 关于光的量子化下列说法正确的是_____。①光的干涉、洐射、偏振现象说明光具有波动性。②光子数量越大,其粒子性越明显。③光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子。
物体的带电量是元电荷的整数倍,并不是连续变化的,具有量子的特征。1.量子假说认为,物质辐射(或吸收)的能量E只能是最小能量单位的整数倍,即______(n=1,2,3,…)。一份能量就是一个能量子,能量子的能量ε与频率ν成正比,即_______。2.如果一个物理量存在最小的_________的基本单位,那么该物理量是量子化的。
【易错辨析】(1)“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”。( )(2)只有光子数很多时,光才具有粒子性。( )(3)一束单色光的能量可以连续变化。( )(4)首先提出量子理论的科学家是爱因斯坦。( )(5)一个量子就是组成物质的最小微粒,如原子、分子。( )(6)所谓量子或量子化,本质是不连续性。( )
　知识点一　光的量子化1.光波动性的证据:光的干涉、衍射、偏振等现象。2.光粒子性的证据:光电效应、康普顿效应等。3.光的本质:光具有波粒二象性,它在一定条件下,突出地表现出微粒性,实质是不连续性;而在另一些条件下,又突出地表现出波动性。当光与其他物质发生作用时,表现出粒子的性质;少量或个别光子易显示出光的粒子性;频率高波长短的光,粒子性显著。大量光子在传播时表现为波动性;频率低波长长的光,波动性显著。
4.光电效应:按照粒子说,光是由一份一份不连续的光子组成,当某一光子照射到对光灵敏的物质上时,它的能量可以被该物质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;如果动能增大到足以克服原子核对它的引力,就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面,成为光电子。这种由光能变成电能自动放电的现象,就叫光电效应。
1.(多选)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粒子性C.光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的D.大量光子产生的效果往往显示出粒子性,个别光子产生的效果往往显示出波动性
【解析】光既有粒子性,又有波动性,但这两种特性并不是牛顿所支持的微粒说和惠更斯提出的波动说,它体现出的规律不再是宏观粒子和机械波所表现出的规律,而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,而微粒说和波动说是相互对立的。故选项A、B正确,C、D错误。
2.关于光的波粒二象性,下列说法中正确的是(　　)A.光的频率越高,衍射现象越容易看到B.光的频率越低,粒子性越显著C.大量光子产生的效果往往显示波动性D.光的波粒二象性否定了光的电磁说
【解析】光具有波粒二象性,波粒二象性并不否定光的电磁说,只是说某些情况下粒子性明显,某些情况下波动性明显,故D错误。光的频率越高,波长越短,粒子性越明显,波动性越不明显,越不易看到其衍射现象,故A、B错误。大量光子的行为表现出波动性,个别光子的行为表现出粒子性,故C对。
练习2.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3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　)A.2.3×10-18 WB.3.8×10-19 WC.7.0×10-10 WD.1.2×10-18 W【解析】选A。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= ,式中E=6ε,又ε=hν=h ,可解得P= W≈2.3×10-18 W。