第17章 章末總結(jié)

1、.章末總結(jié)一、量子論、光子說(shuō)、光子能量的計(jì)算1量子論德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份電磁波的能量h.2光子說(shuō)愛(ài)因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，也是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即h，其中h為普朗克常量，h6.631034 Js.3光的頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系：.例1多項(xiàng)選擇以下對(duì)光子的認(rèn)識(shí)，正確的選項(xiàng)是A光子說(shuō)中的光子就是牛頓在微粒說(shuō)中所說(shuō)的微粒B光子說(shuō)中的光子就是光電效應(yīng)的光電子C在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子D光子的能量跟光的頻率成正比答案CD解析根據(jù)光子說(shuō)，在空間傳播的光是

2、不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子而牛頓的“微粒說(shuō)中的微粒指宏觀世界的微小顆粒光電效應(yīng)中，金屬內(nèi)的電子吸收光子后抑制原子核的庫(kù)侖引力等束縛，逸出金屬外表，成為光電子，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確；由h知，光子能量與其頻率成正比，故D選項(xiàng)正確例2激光器是一個(gè)特殊的光源，它發(fā)出的光便是激光，紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光，每道閃光稱為一個(gè)光脈沖，現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為1.01010 W，所發(fā)射的每個(gè)光脈沖持續(xù)的時(shí)間t為1.01011 s，波長(zhǎng)為 793.4 nm.問(wèn)每列光脈沖的長(zhǎng)度l是多少？其中含有的光子數(shù)N是多少？答案3 mm4.01017個(gè)解析以t

3、、l和c分別表示光脈沖的持續(xù)時(shí)間、長(zhǎng)度和光在真空中的傳播速度，由題意可知lct以P和E表示紅寶石激光器發(fā)射的功率和一列光脈沖的能量，那么有：EPt以和表示紅寶石激光器激光的波長(zhǎng)和頻率，那么有，因此得到每個(gè)光子的能量h由式得到該列光脈沖含有的光子數(shù)N將數(shù)據(jù)代入式，就得到該列光脈沖的長(zhǎng)度和含有的光子數(shù)分別為l3103 m3 mm，N4.01017個(gè)二、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于等于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)低于極限頻率時(shí)，無(wú)論光照強(qiáng)度多強(qiáng)，都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)2發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射

4、光頻率的增大而增大3入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)109s.4當(dāng)入射光的頻率高于極限頻率時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬外表逸出的光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比2愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0W0表示金屬的逸出功，c表示金屬的極限頻率，那么W0hc.例3多項(xiàng)選擇現(xiàn)用某一光電管進(jìn)展光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光照射時(shí)，有光電流產(chǎn)生以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生答案AC解析在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流

5、大小由光照強(qiáng)度來(lái)決定，與頻率無(wú)關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)EkhW0可知，對(duì)于同一光電管，逸出功W0不變，當(dāng)頻率變高時(shí)，最大初動(dòng)能Ek變大，因此C正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于極限頻率時(shí)無(wú)論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流產(chǎn)生，因此D錯(cuò)誤例4用不同頻率的光分別照射鎢和鋅，產(chǎn)生光電效應(yīng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可畫出光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率變化的Ek圖線鎢的逸出功是2.84 eV，鋅的逸出功為3.34 eV，假設(shè)將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek坐標(biāo)系中，那么正確的圖是答案A解析根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可知，Ek圖象的斜率為普朗克常量h，因此圖中兩線應(yīng)平行，故C、D錯(cuò)誤；圖線與

6、橫軸的交點(diǎn)表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)光電子動(dòng)能為零時(shí)的入射光頻率即極限頻率，由光電效應(yīng)方程可知，逸出功越大的金屬對(duì)應(yīng)的極限頻率越高，所以能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率較高，所以A正確，B錯(cuò)誤三、波粒二象性的理解1光的波粒二象性1光的干預(yù)、衍射、偏振現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)那么證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，對(duì)于光子這樣的微觀粒子只有從波粒二象性出發(fā)，才能統(tǒng)一說(shuō)明光的各種行為2大量光子產(chǎn)生的效果顯示出光的波動(dòng)性，少數(shù)光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性，且隨著光的頻率的增大，波動(dòng)性越來(lái)越不顯著，而粒子性卻越來(lái)越顯著2運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子如：電子、質(zhì)子等都有一種波與之對(duì)應(yīng)物質(zhì)波的波長(zhǎng)

7、，頻率3物質(zhì)波與光波一樣都屬于概率波概率波的本質(zhì)：是指粒子在空間分布的概率是受波動(dòng)規(guī)律支配的例5多項(xiàng)選擇波粒二象性是微觀世界的根本特征，以下說(shuō)法正確的有A光電效應(yīng)現(xiàn)象提醒了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等答案AB解析光電效應(yīng)說(shuō)明光的粒子性，所以A正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說(shuō)明中子具有波動(dòng)性，所以B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射可用光的粒子性解釋，所以C錯(cuò)誤；根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式

8、，p22mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)較短，所以D錯(cuò)誤.1光子能量的計(jì)算能引起人的眼睛視覺(jué)效應(yīng)的最小能量為1018 J，可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)約為0.6 m，普朗克常量h6.631034 Js，那么進(jìn)入人眼的能量子數(shù)至少為A1個(gè) B3個(gè) C30個(gè) D300個(gè)答案B解析可見(jiàn)光的平均頻率，能量子的平均能量為h，引起視覺(jué)效應(yīng)時(shí)EN，聯(lián)立可得N3，B正確2波粒二象性的理解多項(xiàng)選擇關(guān)于光的波粒二象性，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著B(niǎo)光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的能量越小，波動(dòng)性越顯著C頻率高的光子不具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性D

9、個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動(dòng)性答案ABD解析光具有波粒二象性，但在不同情況下表現(xiàn)不同，頻率越高，波長(zhǎng)越短，粒子性越明顯，反之波動(dòng)性越明顯，個(gè)別光子易顯示粒子性，大量光子易顯示波動(dòng)性，應(yīng)選項(xiàng)A、B、D正確3波粒二象性的理解近年來(lái)，數(shù)碼相機(jī)幾近家喻戶曉，用來(lái)衡量數(shù)碼相機(jī)性能的一個(gè)非常重要的指標(biāo)就是像素，1像素可理解為光子打在光屏上的一個(gè)亮點(diǎn)，現(xiàn)知2019萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的照片比200萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的等大的照片明晰得多，其原因可以理解為A光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是一份一份的B光的波動(dòng)性是大量光子之間的互相作用引起的C大量光子表現(xiàn)出光具有粒子性D光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性答案D4光電效應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用2019江蘇單科12C2光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為0的單色光A照射某金屬