《2017-2018学年高中创新设计物理粤教版必修2学案：第5章3、4量子化现象物理学——人类文明进步的阶梯.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中创新设计物理粤教版必修2学案：第5章3、4量子化现象物理学——人类文明进步的阶梯.docx（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、目标定位 1.初步了解微观世界中的量子化现象知道量子论的主要内容.2.了解光电效应、原子能量的不连续性及光的波粒二象性 .3.知道量子论的建立对人类认识世界和科技发展的重要影响 .4.了解物理学对人类文明进步的影响一、黑体辐射：能量子假说的提出1 黑体及黑体辐射黑体是能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射的物体，黑体辐射是指黑体发出的电磁辐射2 经典物理学的困难应用经典物理学的连续性观念，进行的理论分析与黑体辐射实验结果不相符合3 普朗克提出能量子假说能量子假说：物质发射(或吸收 )能量时，能量不是连续的，而是一份一份地进行的每一份就是一个最小的能量单位，称为“能量子”能量子的能量 h，为辐射
2、的频率， h 为普朗克常量 实验测得h6.63 10 34 J s【例 1】对于物质辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是()A 以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B辐射和吸收的能量可以不是某一最小值的整数倍C吸收的能量可以是连续的D辐射和吸收的能量都可以是连续的答案A解析物质辐射和吸收能量时是以最小能量值 能量子的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的故选项A 正确，选项B 、C、 D 均错二、光子说：对光电效应的解释1 光电效应现象及实验规律光电效应指光照射金属表面时，有电子逸出的现象实验表明： 光电效应的产生取决于光的频率而与光的强度无关2 经典物理学的困难经典理论中“光的波动说
3、”认为光是一种波，它的能量是连续的，与光的强度有关，而与光的频率无关，无法解释光电效应现象3 光子说爱因斯坦认为，光在传播过程中，是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这些能量子叫光量子，也称“光子”，光就是以光速c 运动着的光子流，每个光子的能量 h4 光子说对光电效应的解释光子照到金属上时， 能量被金属中的某个电子吸收， 若光子能量足够大， 电子就能摆脱金属离子的束缚， 成为光电子， 而光子能量取决于频率而非光强， 所以光电效应产生与否取第 1页决于光的频率【例 2】如图 1 所示，在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度
4、，这时()图 1A 锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电答案B解析锌板受弧光灯照射，吸收了紫外线的光子而发生光电效应，放射出光电子 锌板原来是中性的，放出光电子后带正电当验电器与锌板连在一起，也带了正电所以选项B 正确【例 3】用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是 ()A 改用频率更小的紫外线照射B改用X 射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间答案B解析发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A 、C、D 错误； X 射线的频率大
5、于紫外线的频率，可能使该金属发生光电效应，故选项B 正确金属中的每个电子对光子能量的吸收不是连续累加的，它只能吸收一个光子的能量，因此只有达到一定频率的光子照射才有光电效应产生三、光的波粒二象性原子光谱1 光的波粒二象性(1) 光电效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射等实验事实，显示光具有波动性，大量实验事实表明，光既具有波动性又具有粒子性(2) 光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，个别光子在与其他物质发生作用时，往往表现为粒子性(3)光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，粒子性的含义是“不连续”的，“一份一份”的光的波动性也不同于宏观观念中的
6、波，波动规律决定光子在某点出现的概率，是一种概率波2 原子光谱第 2页(1)氢原子光谱特点：由一系列不连续的亮线组成的线状谱(2) 原子能量特点：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，当原子从一种能量状态变化到另一种能量状态时，辐射 ( 或吸收 )一定频率的光子，辐射 (或吸收 )的光子的能量是不连续的【例 4】对光的认识，以下说法正确的是()A个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现出波动性B个别光子的行为表现为波动性，大量光子的行为表现为粒子性C光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D光的波粒二象性应理解为在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合
7、下，光的粒子性表现明显答案AD(1)光的粒子性不同于牛顿的“ 微粒说 ”(2)光的波动性不是光子之间相互作用的结果，而是光子本身的一种属性1(对量子化的理解)( 多选 )关于量子假说， 下列说法正确的是()A为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说B量子假说第一次得出了不连续的概念C能量的量子化就是能的不连续化D量子假说认为电磁波在空间中的传播是不连续的答案BC解析普朗克提出了量子假说，认为电磁波发射和吸收都不是连续的，是一份一份进行的它不但解决了黑体辐射的理论困难，更重要的是提出了“量子 ” 概念， 揭开了物理学崭新的一页，选项B、 C 项正确2(对光电效应的理解)入射光照射到某金
8、属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A 从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增大B逸出的光电子的最大初动能减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应答案C解析“ 入射光的强度减弱， 而频率保持不变” 表示单位时间内到达同一金属表面的光第 3页子数目减少， 而每个光子的能量不变只要入射光的频率大于金属的极限频率，就有光电子逸出，且光电子的发射是瞬时的，与入射光的强度无关，A 、 D 选项错；具有最大初动能的光电子， 是金属表面的电子吸收光子的能量后逸出的，当光子的能量不变时，光电子的最大初动能也不变，
9、B 选项错； 入射光的强度减弱，意味着单位时间内到达金属表面的光子数减少，单位时间内吸收光子而逸出的光电子数目也减少，选项 C 正确3(对光的波粒二象性的理解)(多选 )对光的波粒二象性的理解正确的是()A 大量光子传播时往往表现出波动性B个别光子与其他物质作用时往往表现出粒子性C宏观上往往表现出粒子性D微观上往往表现出波动性答案AB解析光具有波粒二象性，在宏观上，大量光子的行为表现出波动性，在微观上， 个别光子表现出粒子性，故A 、 B 正确， C、 D 错误4(对原子光谱的理解)(多选 )原子发光时， 所得到的光对应一系列不连续的亮线这说明()A 这些亮线是由所对应的频率的光子形成的B这些
10、亮线是由若干原子运动到该处形成的C这些亮线说明原子发光时只发出对应频率的光子，而不存在其他频率的光子D这些亮线是由各种频率的光在该处会聚形成的答案AC题组一对量子化的理解1 (多选 )下列说法正确的是()A 黑体看上去是黑的，因此称为黑体B德国物理学家普朗克提出了能量量子化假说，解决了黑体辐射的理论困难，揭开了物理学崭新的一页C所谓量子或量子化，本质是不连续的，普朗克常量是微观现象量子特性的表征D在宏观世界里，量子化是非常显著的答案BC2 (多选 )关于黑体辐射，下列说法正确的是()A 黑体辐射的规律，无法用经典物理学理论正确解释第 4页B普朗克引入量子化观点解释了黑体辐射的规律C黑体辐射说明
11、经典物理学中关于能量的观点是错误的D量子化观点的成功反映了微观领域与宏观世界具有不同的规律性答案ABD解析由于黑体辐射规律与经典物理学的矛盾，引发了科学家的思考，最终产生了量子论， A、 B 两项正确；量子力学的建立，并不是对经典力学的否定；因为在对于宏观物体的运动中，量子现象并不显著，经典力学仍然适用， C 错误，D 正确3 (多选 )在研究黑体辐射规律时，下列说法正确的是()A 利用经典物理学的“连续性”观点得出的理论结果与实验结果相符B利用经典物理学的“连续性”观点得出的理论结果与实验结果不相符C经典物理学由于无法解释“黑体辐射”，说明它是错误的D引入能量是一个一个的“能量子”的观点，理
12、论结果与实验相符合答案BD题组二对光电效应的理解4普朗克提出了能量子与频率成_( 填“正比”或“反比”)的观点，如果能量子的能量用 来表示，它的数值等于辐射的频率乘以一个常量 h，即 _，h 称做普朗克常量，实验测得h _ J s答案正比 h 6.63 10 345 (多选 )光电效应的实验结论是：对于某种金属()A 无论光强多强， 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大答案AD解析根据光电效应规律可知，选项A
13、 正确；根据光电效应方程12mvm h W0 知，频2率 越高，光电子的初动能就越大，选项D 正确6 (多选 )100 多年前的 1905 年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文， 其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是()A 当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应第 5页B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应答案AD解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于金属极限频率才能发生光电效应，故
14、 A 、D 正确；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B 错；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C 错7 (多选 )在光电效应实验中，下列结果正确的是()A 如果入射光比较弱，只有照射的时间足够长，才会产生光电效应B当入射光的频率增大为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的两倍C当入射光的波长增大为原来的两倍时，可能不产生光电效应D在能发生光电效应的条件下当入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间发射光电子的数量也增大为原来的两倍答案CD8 (多选 )当用一束紫外线照射装在原来不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这
15、时发生的现象是()A 验电器内的金属箔带正电B有电子从锌板上飞出来C有正离子从锌板上飞出来D锌板吸收空气中的正离子答案AB解析发生光电效应时，是锌板上的电子吸收了光子获得能量逸出，因而锌板和与它连在一起的金属球还有金属箔都带正电9 (多选 )如图1 所示为光电管电路的示意图，关于光电管电路，下列说法正确的是()图 1A 能够把光信号转变为电信号B电路中的电流是由光电子的运动形成的C光照射到光电管的A 极产生光电子并飞向K 极D光照射到光电管的K 极产生光电子并飞向A 极答案ABD解析在光电管中，当光照射到阴极K 时，将发射出光电子，被A 极的正向电压吸引第 6页而奔向A 极，形成光电流，使电路导通照射光的强度越大，产生的光电流越大，这样就把光信号转变为电信号，实现了光电转换，故A、 B、 D 正确， C 错误题组三对光的波粒二象性的理解10 (多选 )关于光的本性，下列说法正确的是()A 光的波粒二象性说明光既与宏观中波的运动相同，又与宏观中粒子的运动相同B大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性C光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D光既有波动性，又具有粒子性，二者并不矛盾答案BCD第 7页