第四章 原子结构和波粒二象性 全章知识点梳理 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

人教版（2019）物理选择性必修第一册第四章《原子结构和波粒二象性》全章知识点梳理 4.1普朗克黑体辐射理论 一、黑体与黑体辐射 1．热辐射现象 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。 所辐射电磁波的特征与温度有关。 2．黑体 概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。 不透明的材料制成带小孔的空腔，可近似看作黑体。如图所示。 注意： （1）黑体是个理想化的模型。 （2）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 3．黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础 二、能量子 能量子：超越牛顿的发现 1900年10月，普朗克提出量子化理论，给予黑体辐射以完美的解释。 普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 能量子的大小： 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） 普朗克能量子理论成功解释黑体辐射 黑体辐射公式 1900 年 10月 19日，普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式。 普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。 死后他的墓碑上只刻着他的姓名和 h＝6.626×10－34J · s。 年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为v的光的能量子为hv，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子 (photon)。 4.2光电效应 一、光电效应 1、光电效应的实验规律 （1）饱和电流Im的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比(如图1所示)。 （2）光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光线的强度无关，而只与入射光的频率有关。频率越高，光电子的最大初动能就越大。（如图2所示） （3）频率低于νc入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出。 （4）光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，在测量的精度范围内（＜10-9s）观察不出这两者间存在滞后现象。 2、光电效应中几个易混淆的概念 （1）光子与光电子 无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。光子是光电效应的因，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。hv( v为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量；入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积。 （4）光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 二、爱因斯坦的光电效应方程 1、爱因斯坦的光电效应方程 其中为光电子的最大初动能，为金属的逸出功。 2、对光电效应方程的理解 （1）光电子的动能 方程中，为光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是零到最大值范围内的任何数值。 （2）方程实质 方程实质上是能量守恒方程。 （3）产生光电效应的条件 方程包含了产生光电效应的条件，即要产生光电效应，则，即 ，而就是金属的截止频率。 （4）截止频率 方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率，存在线性关系(如图所示)，与光强无关。图中横轴上的截距是截止频率，纵轴上的截距是逸出功的负值。图线的斜率为普朗克常量。 （5）逸出功 方程