第4节 初识光量子与量子世界（教学课件）物理鲁科版必修第三册

鲁科版2019高中物理必修三“初识光量子与量子世界”教学课件，围绕光的本质探究（微粒说、波动说）、光量子假说（光电效应、康普顿效应验证）及普朗克量子假说，构建从经典物理到量子物理的认知支架，帮助学生形成初步量子观念。 其亮点在于以物理学史为线索，结合牛顿散射实验、密立根光电效应实验等经典案例，渗透科学思维（科学推理、科学论证）与科学探究，助力学生理解波粒二象性与量子化，教师可借此提升学生物理观念与科学探究能力，优化教学效果。

第五章 初识磁场与电磁波 第4节 鲁科版2019 高中物理必修三 初识光量子与量子世界 光的本质是什么？ 一 光的量子化 3 一、光的量子化 01 微粒说 牛顿光的散射实验 牛顿是微粒说的创始人 “光是从光源射出的具有高速度的粒子流。” 光的微粒学说可以解释光的反射、光的颜色等。 光的微粒说不能解释光的干涉现象。 一、光的量子化 02 波动说 荷兰物理学家惠更斯提出光是一种波。 光的干涉 光的衍射 光的偏振 光的波动学说可以解释光的干涉现象、光的衍射现象、光的偏振现象等。 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“光是一种电磁波”。 一、光的量子化 19世纪末，人们发现光电效应现象。 光的波动说不能解释光电效应现象。 爱因斯坦受普朗克量子假说的启发提出了光量子假说，由此很好地解释了光电效应。 03 光量子 一、光的量子化 一、光的量子化 03 光量子 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。 密立根通过实验精确验证爱因斯坦光电效应理论获得诺贝尔奖 一、光的量子化 03 光量子 1923年，康普顿效应的发现最终令人信服光量子假说的正确性。 光既具有波动特性，又具有粒子特性，即具有波粒二象性。 光量子随后被正式命名为光子。 康普顿在研究x射线通过实物物质发生散射的实验时，发现散射光中除了有与原波长相同的x光外，还产生了波长大于原波长的x光，且其波长随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应。用经典电磁理论来解释康普顿效应时遇到了困难，康普顿借助于爱因斯坦的光子理论，从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释。 二 初识量子世界 10 黑体辐射与紫外灾难 二、初识量子世界 01 普朗克量子假说 德国物理学家普朗克最早提出量子假说，开创了量子理论的新时代 1、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=nε (n=1,2,3......) 2、辐射是由一份份的能量组成的，一份能量就是一个能量子。 3、能量子的能量ε与频率 成正比。 ε=hν (h = 6.626 176×10-34 J·s) h是普朗克引进的一个物理普适常量，称为普朗克常量。普朗克常量是微观现象量子特性的表征，被认为是最基本的物理常量之一。 二、初识量子世界 02 量子 一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，那么该物理量是量子化的，并把这个最小的基本单位称为量子。 1、定义 2、量子化在宏观与微观的体现 ①在宏观领域，量子化通常可忽略不计。 ②在微观世界里，量子化则是显著的。 3、意义 沿山坡滚下的石头，其动能和势能都是连续变化，不会从一个数值跃变到另一个数值。 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、量子保密通信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，进一步拓展了人们对大千世界的认识。 作业： $