6.5量子化现象 课件-2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第六章 电磁现象与电磁波 量子化现象 重点 重点 1 知道光是一种电磁波 2 了解能量子的概念，知道普朗克常量 3 知道爱因斯坦光子假说，知道光子能量 的表达式 4 知道光具有波粒二象性 5 了解原子的能级结构 一 光是一种电磁波 赫兹验证电磁波的存在 麦克斯韦 1．麦克斯韦的预言 (1)19世纪60年代，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言电磁波的存在。 (2)麦克斯韦从理论上推算出电磁波在真空中传播的速度与光的速度十分接近，他认为光与电磁波的_________是一致的，即_______________。 物理本质 光是一种电磁波 2．赫兹的实验 赫兹实验装置如图所示，赫兹观察到：当电极A、B上的两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花。据此实验，赫兹在人类历史上首次捕捉到了电磁波。 赫兹的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、干涉和衍射等性质，还证明了电磁波的速度和光速相等，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。 A B 为什么说光是一种电磁波？ 光速与电磁波在真空中传播的速度一致；光和电磁波的传播都不需要介质；光和电磁波一样，都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象。 讨论与交流 二 能量子假说　光子假说 观察铁钉颜色的变化 随温度降低铁钉颜色的变化 物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。 所有物体都发射出热辐射，这种辐射就是电磁波。与物体的温度有关。 除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波 常温下，我们看到的物体颜色就是物体反射了该频率的电磁波，吸收了其他频率的电磁波。 一些物体看起来很黑，其实是它吸收所有电磁波，反射的电磁波很弱。 黑体辐射 普朗克 1.黑体：能够_____吸收外来辐射而无任何反射的物体。 全部 2.能量子：能量的发射和吸收不是连续的，而是 一份一份地进行，每一份的能量叫_______，大小ε＝____。 能量子 hν 3.普朗克常量：h＝6.63×10－34 J·s。 说明：能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化， 只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化。量子化的 基本特征就是在某一范围内取值是不连续的。 光电效应实验原理 (1)定义：当光照射在金属上时，有时会有电子从金属表面逸出的现象。 4．光电效应 (2)实验规律：入射光的频率越高，光电子动能______，频率低于某一数值时，不产生光电子。 越大 5.爱因斯坦的光子说：光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作_______，简称_____。光子的能量与它的频率成正比，即ε＝____。 光量子 光子 hν 1.(多选)关于对能量子的认识，下列说法正确的是 A.振动着的带电微粒的能量是连续的 B.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 √ √ 例题 2.(多选)爱因斯坦的光子说很好地对光电效应作出了解释，下列选项属于光子说解释光电效应的是 A.电子吸收光子的能量向外“运动”时，要克服金属的束缚作用而消耗 能量 B.电子吸收的光子能量要足够克服金属的束缚作用，电子才能够发射出来 C.只要入射光的强度足够强，就一定能使金属发生光电效应 D.只有光的频率大于某一值时，光电子获得较大的能量，才可以发生光 电效应 √ √ √ 三 光的波粒二象性 光的波粒二象性 光的干涉 光的衍射 1.光子说能够成功地解释光电效应，说明光具有_______。 2.光能发生干涉、衍射，说明光具有_______。 3.光子说中光子能量公式ε＝hν。其中ν是光的频率，说明光的粒子性并没有否定光的波动性，而是承认了光的波动性。光的这种既具有波动性，又具有粒子性的性质称为_______________。 4.光是概率波：在光的干涉、衍射实验中，亮纹是光子到达的概率大的位置，而暗纹是光子到达的概率小的位置。 粒子性 波动性 光的波粒二象性 3.(多选)关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是 A.爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B.光电效应现象说明了光的粒子性 C.光波不同于机械波，它是一种概率波 D.光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 √ √ 例题 4.下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是 A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和光的衍射 C.光的衍射和光电效应 D.光的反射和光电效应 √ 四 原子结构的玻尔理论 玻尔原子模型 氢原子光谱 1.轨道量子化：电子轨道半径是量子化的，电子只能在某些___________上运动。 特定的轨道 2.能量量子化：电子在不同的轨道上具有不同的能量，这些_______的能量值叫能级。 量子化 3.原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子，光子的能量等于前后两个能级之差。辐射的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱是一些分立的亮线。 5.(多选)下列说法正确的是 A.原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化 B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子 C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个 能级之差 D.由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射 光谱只有一些分立的亮线 √ √ 例题 量子化现象 光是一种电磁波 光的波粒二象性 能量子假说　光子假说 麦克斯韦理论推理：光是一种电磁波 赫兹实验验证：光是一种电磁波 能量子：发射或吸收的能量是不连续的，ε＝hν 光电效应：光照射到金属表面有电子逸出的现象 光子说：光的能量是不连续的，一个光子的能量ε＝hν 波动性：干涉、衍射 粒子性：光电效应 原子结构的玻尔理论 轨道量子化 能量量子化 由普朗克能量子假说可知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，A错误，B正确； 最小能量值ε＝hν，则能量子与电磁波的频率成正比，C正确； 能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不与现实世界相矛盾，故D错误。 根据爱因斯坦光子说，光是由光子组成的，光子的能量ε＝hν，当光的频率大于某一值时，电子获得较大的能量向外运动，当能量大于克服金属的束缚所需的能量时，电子才可以从金属表面逸出，故A、B、D正确。 爱因斯坦的光子说并没有否定光的电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A错误； 光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的，B正确； 光波属于电磁波，本质不同于机械波，它是一种概率波，C正确； 光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，D错误。 光的色散现象，说明太阳光是复色光；光的干涉和光的衍射是波特有的现象，说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，光的反射不能说明光具有波动性，故C正确。 原子的能量是量子化的，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子。光子的能量hν＝E初－E末，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C、D正确。 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$