第6章 第5节 量子化现象-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(粤教版)

第五节　量子化现象 学习目标：1.[物理观念]知道光子说及其对光电效应的解释。　2.[物理观念]知道光的波粒二象性。　3.[物理观念]知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。 一、光是一种电磁波 光与电磁波的物理本质是一致的，光是一种电磁波，它通过电场和磁场的相互激发可以在真空中传播。物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并且证明了电磁波和光一样具有反射、折射、干涉等性质。 二、能量子假说 1．能量子 能量的发射和吸收不是连续的，只能是一份一份的进行。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2．能量子公式 ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s.(一般取h＝6.63×10－34 J·s) 三、光子假说 1．光电效应定义 光照射在金属上时，有时会有电子从金属表面逸出的现象。 2．光电子 光电效应中逸出来的电子。 3．光电效应的实验规律 用不同频率的光去照射阴极时，发现光的频率越高，光电子动能越大，频率低于某一数值时，不论光的强度多大，都不能产生光电子。 4．爱因斯坦的光子说 (1)内容 光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子称为光子。 (2)光子能量 公式为ε＝hν，其中ν指光的频率。 (3)解释：光照射到金属表面上时，能量为hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量中的一部分用来脱离金属表面，另一部分是电子离开金属表面时的动能。如果光子的能量大于电子脱离金属表面所需的能量，则电子脱离金属表面产生光电子，且光的强度越大，光电子越多，否则无论光的强度多大，都无法产生光电子。 四、光的波粒二象性 1．光即具有波动性又具有粒子性的性质称为光的波粒二象性。 2．概率波：概率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形成暗纹。 五、原子结构的玻尔理论 1．玻尔原子理论的基本假设：电子轨道半径量子化，电子只能在某些特定的轨道上运动，电子在不同轨道上具有不同的能量，这些量子化的能量值称为能级，只有当电子在不同轨道之间跃迁时，才辐射光子。 2．局限性：成功的解释了氢原子的稳定性和氢原子光谱的分立特征，但是这一理论没有彻底摆脱经典物理学理论的束缚。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。 (√) (2)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁。 (×) (3)玻尔理论能成功地解释氢光谱。 (√) (4)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。 (×) (5)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多。 (√) 2．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 (　　) A．频率　　　B．强度　　　C．照射时间　D．光子数目 A　[光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与其他无关。而光照强度，照射时间及光子数目与逸出的光电子数量的关，故A正确，BCD错误。] 3．(多选)关于电磁场和电磁波，正确说法是(　　) A．电磁波传播速度总是 3×108 m/s B．电磁波是一种物质，可以在真空中传播 C．电场和磁场总是相互联系，它们统称为电磁场 D．光是一种电磁波 BD　[电磁波只有在真空中传播速度才是3×108 m/s，故A错误；电磁场本身就是一种物质，可以不依赖物质传播。故B正确；变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场，故C错误；光是一种电磁波。故D正确。] 对光电效应现象的理解 当我们走到有自动门的处所时，在光电池电子眼探测到我们到来时，门就会自动打开，这种传感器可以对光做出响应。当光的强度变化时，传感器产生的电流大小将发生改变，与相应的电路耦合，就可以触发将门打开，你知道其中的道理吗？ 提示：这种传感器代表了光电效应的一种应用，当发生光电效应时，光照在金属上是电子从金属中飞出，这种现象在1839年在法国第一次被发现，而由爱因斯坦第一个给出了合理的解释并将其理论化，他阐明了光有粒子性的行为。 1．光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光照射金属是因，产生光电子是果。 2．光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。 3．光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率