人教版高中物理選修35第十七章波粒二象性

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第十七章波粒二象性

第一節(jié)能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元

1．黑體與黑體輻射

2．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

3．能量子hhch6.551034Js

1．以下宏觀看法，哪些是“量子化”的

(

)

A．木棒的長(zhǎng)度

B．物體的質(zhì)量

C．物體的動(dòng)量

D．學(xué)生的個(gè)數(shù)2．紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是( )

A．紅光B．橙光C．黃光D．綠光

3、2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授與了兩名美國(guó)科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射

的黑體譜形狀及其溫度在不一樣樣方向上的微小變化。他們的優(yōu)異工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入

精良科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。以下與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是(

)

A．微波是指波長(zhǎng)在10-3m到10m之間的電磁波

B．微波和聲波相同都只幸好介質(zhì)中流傳

C．黑體的熱輻射其實(shí)是電磁輻射

D．普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)

4．能惹起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量為10—18J，已知可見光的均勻波長(zhǎng)約為60μm，普

朗克常量丸：6．63x10—34J·s，則進(jìn)人人眼的光子數(shù)最少為( )

A．1個(gè)

B．3個(gè)

C.30個(gè)

D．300個(gè)

5．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以以以下圖，由圖可知( )

．隨溫度高升，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增添

B．隨溫度降低，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增添

C．隨溫度高升，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向挪動(dòng)

．隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向挪動(dòng)

7．某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW，在空氣中波長(zhǎng)為187．5m的電磁波，試求：(1)該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)光子?(2)若發(fā)射的光子四周八方視為均勻的，求在離天線2．5km處，直徑為2m的環(huán)狀天線每秒接收的光子個(gè)數(shù)以及接收功率?解：(1)每個(gè)能量子的能量E=hν=hc/λ=6.63×10-34×3×108/187.5J≈1.06×10-27J則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長(zhǎng)的光子數(shù)N=P·t/E=104×1/1.06×10-27≈1031（個(gè)）(2)設(shè)環(huán)狀天線每秒接收光子數(shù)為n個(gè)，以電臺(tái)發(fā)射天線為球心，則半徑為R的球面積S=4πR2，而環(huán)狀天線的面積S'=πr2

因此（個(gè)）

接收功率

第二節(jié)科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性

1、愛因斯坦光電效應(yīng)方程

EkhW0W0為電子逸出金屬表面所需做的功

遏止電壓UcEkeUC阻截光電子達(dá)到對(duì)陰極截止頻率：cW0達(dá)到截止頻率才能打出光電子h2、光子的能量和動(dòng)量能量Eh動(dòng)量Ph

1．利用光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解說(shuō)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )

．金屬表面的一個(gè)電子只好汲取一個(gè)光子

B．電子汲取光子后必定能從金屬表面逸出，成為光電子

C．金屬表面的一個(gè)電子汲取若干個(gè)光子，累積了足夠的能量才能從金屬表面逸出D．不論光子能量大小如何，電子汲取光子并累積了能量后，總能逸出成為光電子2．用不一樣樣頻率的紫外線分別照耀鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可獲取光電子最大初動(dòng)能

Ek隨入射光頻率v變化的Ek—v圖象，已知鎢的逸出功是3．28eV，鋅的逸出功是

3．34eV，

若將二者的圖象分別用實(shí)線與虛線畫在同一個(gè)

Ek—v

圖上，則以以下圖中正確的選項(xiàng)是

(

)5.在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為λ（λ<λ0）單色光做實(shí)驗(yàn)，則其截止電壓為速和布朗克常量分別為e，c和h。[來(lái)Ek，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是1.24×10-7m．

3．已知某金屬表面接受波長(zhǎng)為λ和2λ的單色光照耀時(shí)，開釋出光電子的最大初動(dòng)能分別為30eV和

10eV，求能使此種金屬表面產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的極限波長(zhǎng)為多少

?

若此種金屬的逸出功為

W0，極限波長(zhǎng)為λ0．

答：能使此種金屬表面產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的極限波長(zhǎng)為

4、產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能A．關(guān)于同種金屬，Ek與照耀光的強(qiáng)度沒關(guān)B．關(guān)于同種金屬，Ek與照耀光的波長(zhǎng)成反比C．關(guān)于同種金屬，Ek與光照耀的時(shí)間成正比

D．關(guān)于同種金屬，Ek與照耀光的頻率成線性關(guān)系

E．關(guān)于不一樣樣種金屬，若照耀光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系

λ0，該金屬的逸出功為______。若用

______。已知電子的電荷量，真空中的光

答案：hc/λ0hc(λ0-λ)/eλ0λ

第三節(jié)嶄新的一頁(yè)：粒子的顛簸性

粒子的顛簸性（德布羅意波）

物質(zhì)波波長(zhǎng)

h

p

1．在歷史上，最早證了然德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是( )

。弱光衍射實(shí)驗(yàn)

B．電予束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)

C．弱光干涉實(shí)驗(yàn)

D．以上都不正確

2．關(guān)于物質(zhì)波以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )

。實(shí)物粒子擁有粒子性，在任何條件下都不可以能表現(xiàn)出顛簸性

B．宏觀物體不存在對(duì)應(yīng)波的波長(zhǎng)

C．電子在任何條件下都能表現(xiàn)出顛簸性

D．微觀粒子在必定條件下能表現(xiàn)出顛簸性

3．對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是( )

。個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大批光子的行為表現(xiàn)出顛簸性

B．光的顛簸性是光子自己的一種屬性，不是光子之間的互相作用惹起的

C。光表現(xiàn)出顛簸性時(shí)，就不擁有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不再擁有顛簸性了

．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的顛簸性表現(xiàn)得顯然，在其余的某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)得顯然

4．現(xiàn)用電子顯微鏡觀察線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足丈量要求，將顯微

鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為d/n，此中n>1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電

子電荷量e，電子的初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加快電壓應(yīng)為( )

A.n2h2/med2B.(md2h2/n2e3)1/3C.d2h2/2men2D.n2h2/2med2

5．關(guān)于光的顛簸性與粒子性以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )

。愛因斯坦的光子說(shuō)否定了光的電磁說(shuō)

B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)了然光的粒子性

C。光波不一樣樣于機(jī)械波，它是一種概率波

D．光的顛簸性和粒子性是互相矛盾的，沒法一致

—lO6．金屬晶體中晶格大小的數(shù)目級(jí)是10m。電子經(jīng)加快電場(chǎng)加快，形成一電子束，電

子束照耀該金屬晶體時(shí)，獲取顯然的衍射圖樣。問(wèn)這個(gè)加快電場(chǎng)的電壓約為多少?(已知電子

第四節(jié)概率波

1、光的波粒二象性

大批光子行為顯示顛簸性；個(gè)別光子行為顯示粒子性；

光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，顛簸性越強(qiáng)；光的波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng)

2、光波是概率波

單個(gè)光子----沒法展望

大批光子----統(tǒng)計(jì)規(guī)律

1．依據(jù)愛因斯坦的“光子說(shuō)”可知[本源:學(xué)科

（A）“光子說(shuō)”實(shí)質(zhì)就是牛頓的“微粒說(shuō)”（B）光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越小

（C）一束單色光的能量可以連續(xù)變化（D）只有光子數(shù)好多時(shí)，光才擁有粒子性

2．用電子做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，少許電子在屏上看不到分布規(guī)律，表現(xiàn)了電子的_________

____性，但大批電子經(jīng)過(guò)雙縫時(shí)，在屏上就獲取了清楚的干涉條紋，表現(xiàn)了電子的

_____________性。

3．在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在觀察屏的某處是亮紋，則對(duì)光子到達(dá)觀察屏的地點(diǎn)，以下說(shuō)法

正確的選項(xiàng)是（）

．到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大

．到達(dá)暗條紋處的概率比到達(dá)亮條紋處的概率大

C．該光子可能到達(dá)觀察屏的隨意地點(diǎn)

D．以上說(shuō)法均不可以能

4．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮條紋的光侵犯入射光光強(qiáng)的

子經(jīng)過(guò)單縫，則該光子（）

95%以上，假設(shè)此刻只讓一個(gè)光

．必定落在中央亮條紋上

．必定落在亮條紋處

．落在中央亮條紋處的可能性最大

5、已知每秒從太陽(yáng)射到地球上垂直于太陽(yáng)光的每平方米截面上的輻射能為1.4×103J，此中可見光部分約占45%，假設(shè)以為可見光的波長(zhǎng)均為0.55μm，太陽(yáng)向各個(gè)方向的輻射是均勻的，日地之間距離為R=1.5×1011m，預(yù)計(jì)出太陽(yáng)每秒輻射出的可見光的光子數(shù)。（保存兩位有效數(shù)字）解答：此題其實(shí)不是“日地間距離看做太陽(yáng)的半徑”,而是假設(shè)一個(gè)以太陽(yáng)為球心,以日地間距離為半徑的大球面積包圍著太陽(yáng),大球面接受的光子數(shù)即等于太陽(yáng)輻射的所有光子數(shù).n=E×4πR^2×45%/ε

=E×4πR^2×45%×λ/hc

=[1.4×10^3×4π×(1.5×10^11)^2×0.45×0.55×10^(-6)]/6.6×10^(-34)×3×10^8

4.9×10^44

注:^是乘方的意思

第五節(jié)不確立性關(guān)系1地點(diǎn)和動(dòng)量的測(cè)禁止關(guān)系

xp≥h/4π，光的衍射實(shí)驗(yàn)。

2.能量和時(shí)間的測(cè)禁止關(guān)系

Et≥h/4π，原子光譜。

宏觀物體

微觀粒子

擁有確立的坐標(biāo)和動(dòng)量，

可用牛頓力學(xué)描述。

沒有確立的坐標(biāo)和動(dòng)量，

需用量子力學(xué)描述。

有連續(xù)可測(cè)的運(yùn)動(dòng)軌道，可追蹤各個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。

有概率分布特色，不可以能分辨出各個(gè)粒子的軌跡。

系統(tǒng)能量可以為隨意的、連續(xù)變化的數(shù)值。能量量子化。

不確立度關(guān)系無(wú)實(shí)質(zhì)意義依據(jù)不確立度關(guān)系

1．由不確立關(guān)系可以得出的結(jié)論是（）

．假如動(dòng)量的不確立范圍越小，則與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的不確立范圍就越大

B．假如坐標(biāo)的不確立范圍越小，則動(dòng)量的不確立范圍就越大

C．動(dòng)量的不確立范圍和與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的不確立范圍不可以反比關(guān)系

D．動(dòng)量的不確立范圍和與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的不確立范圍有獨(dú)一確立的關(guān)系

2．以下關(guān)于不確立關(guān)系說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）

．只對(duì)微觀粒子合用

B．只對(duì)宏觀粒子合用

C．對(duì)微觀和宏觀粒子都合用

D．對(duì)微觀和宏觀粒子都不合用

3．設(shè)電子和質(zhì)量為20g的子彈沿x軸方向均以速度vx＝200m／s運(yùn)動(dòng)，速度可正確丈量到

萬(wàn)分之一(即10—4)，在同時(shí)確立它們的地點(diǎn)時(shí)，其不正確量為多大?

4．一電子擁有200m/s的速率，動(dòng)量的不確立范圍是0.01％，我們確立該電子地點(diǎn)時(shí)，有多大的不確立范圍?(電子質(zhì)量為9.1×10—31kg)

5．試求動(dòng)能為60eV的電子的速度、動(dòng)量和波長(zhǎng)．(me＝9.1×10—31kg)

第十七章波粒二象性單元練習(xí)題光子能量h光子動(dòng)量ph（認(rèn)識(shí)內(nèi)容）光子波長(zhǎng)=_______

愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0Ek光電子最大初動(dòng)能

截止頻率——恰巧可以打出光電子c=_______遏止電壓——電路中恰巧阻截光電子達(dá)到對(duì)陰極Uc=______

AK間飽和電流I與照耀的光子數(shù)N之間的關(guān)系____________

物質(zhì)波（德布羅意波）電子波長(zhǎng)，

h

p

1、以下關(guān)于光電效應(yīng)的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）

WA.若某資料的逸出功是W，則它的極限頻率v0

光電子的初速度和照耀光的頻率成正比

光電子的最大初動(dòng)能和照耀光的頻率成正比

光電子的最大初動(dòng)能隨照耀光頻率的增大而增大

h

2、用波長(zhǎng)為λ和λ的單色光A和B分別照耀兩種金屬C和D的表面.單色光A照耀兩種金12屬時(shí)都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光B照耀時(shí)，只好使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不可以使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.設(shè)兩種金屬的逸出功分別為WC和WD，則以下選項(xiàng)正確的選項(xiàng)是（）A.λ1＞λ2,WC＞W(wǎng)DB.λ1＞λ2,WC＜WDC.λ1＜λ2,WC＞W(wǎng)DD.λ1＜λ2,WC＜WD3、以以以下圖為一光電管的工作原理圖，當(dāng)用波長(zhǎng)為λ的光照耀陰極K時(shí)，電路中有光電流，則（）A.換用波長(zhǎng)為λλK時(shí)，電路中必定沒有光電流1(1＞λ)的光照耀陰極B.換用波長(zhǎng)為λ(λ＜λ)的光照耀陰極K時(shí)，電路中必定有光電流22C.增添電路中電源的路端電壓，電路中的光電流必定增大D.將電路中電源的極性反接，電路中可能還有光電流4．某光電管的陰極是兩金屬鉀制成，它的逸出功為-3的紫外線2.21eV，用波長(zhǎng)為2.5×10m照耀陰極，已知真空中光速為8-193.0×10m/s，元電荷為1.6×10C，普朗克常量為-34（）6.63×10J·，求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大動(dòng)能應(yīng)分別是s1414-19A．5.3×Hz,2.2JB．5.3×10Hz,4.4×10J3333-19C．3.3×10Hz,2.2JD．3.3×10Hz,4.4×10J5.分別用波長(zhǎng)為λ和3λ/4的單色光照耀同一金屬板,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為1:2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為:A.1hcB.2hcC.3hcD.4h2345c6、(2010江蘇物理·12C研·)究光電效應(yīng)電路以以以下圖，用頻率相同、強(qiáng)度不一樣樣的光分別照耀密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A汲取，在電路中形成光電流。以下光電流I與AK之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的選項(xiàng)是

7．某光波射到一逸出功為W的光電資料表面，所產(chǎn)生的光電子在垂直于磁感覺強(qiáng)度為B的

勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大部分徑為r，則該光波的頻率為(設(shè)電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，

普朗克常量為h)( )WA.h222C.W＋eBrh2mh

8．如右圖所示，一驗(yàn)電器與鋅板相連，在必定偏角.

B.e2B2r22mh222D.W－eBrh2mh

處用一紫外線燈照耀鋅板，關(guān)燈后，指針保持

（1）現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指

針偏角將（填“增大”“減小”或“不變”）.

2）使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照耀鋅板，驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn).那么，若改用強(qiáng)度更大的

紅外線燈照耀鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針（填

“有”或“無(wú)”）偏轉(zhuǎn).

答案為：（1）減??；（2）無(wú)

9．(11分)