波粒二象性知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

波粒二象性知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一：黑體與黑體輻射1．熱輻射(1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射。(2)特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度而有所不同。2．黑體(1)定義：在熱輻射的同時(shí)，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來(lái)的電磁波。如果一些物體能夠完全吸收投射到其表面的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。(2)黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)。注意：一般物體的熱輻射除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。二：黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；另—方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。三：能量子1．能量子：帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能是輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的最小能量值E叫做能量子。2．大?。篍=hν。其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量，h=6．626x10—34J·s(—般h=6.63x10—34J·s)。四：拓展：1、對(duì)熱輻射的理解（1）．在任何溫度下，任何物體都會(huì)發(fā)射電磁波，并且其輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度而有所不同，這是熱輻射的一種特性。在室溫下，大多數(shù)物體輻射不可見(jiàn)的紅外光；但當(dāng)物體被加熱到5000C左右時(shí)，開(kāi)始發(fā)出暗紅色的可見(jiàn)光。隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來(lái)，而且波長(zhǎng)較短的輻射越來(lái)越多，大約在15000C時(shí)變成明亮的白熾光。這說(shuō)明同一物體在一定溫度下所輻射的能量在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的，而且溫度越高光譜中與能量最大的輻射相對(duì)應(yīng)的頻率也越高。（2）．在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜成分有顯著的不同。例如，將鋼加熱到約800℃時(shí)，就可觀察到明亮的紅色光，但在同一溫度下，熔化的水晶卻不輻射可見(jiàn)光。（3）熱輻射不需要高溫，任何溫度下物體都會(huì)發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。2、2.什么樣的物體可以看做黑體（1）．黑體是一個(gè)理想化的物理模型。(2）．如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)—個(gè)很小的孔，那么射人小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出。這個(gè)空腔近似看成一個(gè)絕對(duì)黑體。注意：黑體看上去不一定是黑色的，有些可看做黑體的物體由于自身有較強(qiáng)的輻射，看起來(lái)還會(huì)很明亮。如煉鋼爐口上的小孔。3、普朗克能量量子化假說(shuō)（1）．如圖所示，假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符”，圖中小圓點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)值，曲線是根據(jù)普朗克公式作出的。（2）．能量子假說(shuō)的意義普朗克的能量子假說(shuō)，使人類對(duì)微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識(shí)，對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征，架起了電磁波的波動(dòng)性與粒子性的橋梁。注意：物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過(guò)渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)。二、光電效應(yīng)現(xiàn)象2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)的正確性，揭示了光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量。光子的動(dòng)量為p?h?3、現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動(dòng)量也守恒。碰撞前，電子可近似視為靜止的，碰撞后，電子獲得一定的能量和動(dòng)量，X光子的能量和動(dòng)量減小，所以X射線光子的波長(zhǎng)λ變長(zhǎng)。六、光的波粒二象性物質(zhì)波概率波不確定關(guān)系1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種波；光電效應(yīng)和康普．．．．．．．．．．．．．．．頓效應(yīng)又用無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子，由于光既有波動(dòng)性，又有粒子性，只能認(rèn)為光具．．．有波粒二象性。但不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子。少量的光子表現(xiàn)出粒子性，大量光子運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為波動(dòng)性；光在傳播時(shí)顯示波動(dòng)性，與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往顯示粒子性；頻率小波長(zhǎng)大的波動(dòng)性顯著，頻率大波長(zhǎng)小的粒子性顯著。2、光子的能量E=hν，光子的動(dòng)量p=h/λ表示式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長(zhǎng)λ。由以上兩式和波速公式c=λν還可以得出：E=pc。3、物質(zhì)波(德布羅意波)：1924年德布羅意（法）提出，實(shí)物粒子和光子一樣具有波動(dòng)性，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)．．4、概率波：從光子的概念上看，光波是一種概率波。光子落在明條紋的概率高，落在暗條紋的概率低。干涉條紋是光子落在感光片上各點(diǎn)的概率分布的反映。注意：亮紋是光子落的概率大，暗紋是概率小，不是光子照不到。5、電子云：原子核外電子的概率分布圖。概率大的地方小圓點(diǎn)密一些，概率小的地方小圓點(diǎn)疏一些。討論微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，軌道的概念毫無(wú)意義。6、不確定關(guān)系：微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)完全精確地確定。如果用?x表示微觀粒子位h置的不確定性，用?p表示微觀粒子在x方向上動(dòng)量的不確定性，則有?x??p?。原因是因?yàn)??微觀粒子具有波動(dòng)性。(1)由不確定性關(guān)系可知，坐標(biāo)和動(dòng)量，其中一個(gè)測(cè)量得越準(zhǔn)確，另外一個(gè)的不確定性就越大。(2)微觀粒子的波粒二象性和不確定性關(guān)系本質(zhì)是一樣的，導(dǎo)致共同的結(jié)果：微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不能通過(guò)確定的軌道來(lái)描述，只能通過(guò)概率波做統(tǒng)計(jì)性的描述。(3)不確定性關(guān)系對(duì)宏觀物體沒(méi)有意義。㈠①頻率高波長(zhǎng)短，粒子性明顯②頻率低波長(zhǎng)長(zhǎng)，波動(dòng)性明顯㈡①傳播時(shí)，波動(dòng)性明顯②光的產(chǎn)生，與其他物質(zhì)作用，粒子性明顯㈢①個(gè)別時(shí)，粒子性明顯②大量時(shí)，波動(dòng)性明顯例題講解例1：用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象,當(dāng)用光子能量為2.5eV的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2mA。移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。則：()A．光電管陰極的逸出功為1.8eV；B．電鍵k斷開(kāi)后,有電流流過(guò)電流表G；C．光電子的最大初動(dòng)能為0.7eV；D．改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小；例2：關(guān)于不確定關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是：A．不確定關(guān)系表明：想要同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，這是不可能的；B．不確定關(guān)系表明：想要同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量一顆子彈的位置和動(dòng)量，這是不可能的；C．由于不確定關(guān)系，所以測(cè)量粒子的位置已經(jīng)沒(méi)有意義了；D．如果將來(lái)實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)步了，同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量是有可能的；－7－7例3：已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長(zhǎng)為λ0＝5×10m，現(xiàn)用波長(zhǎng)為4×10m的光照射用鈉作陰極的光電管．求：(1)鈉的逸出功W0；(2)為使光電管中的光電流為零，在光電管上所加反向電壓至少多大？針對(duì)練習(xí)1．下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著，波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性2．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)觀察屏的位置，下列說(shuō)法正確的是()A．到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大B．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)觀察屏的任意位置D．以上說(shuō)法均不正確3．對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法正確的是()A．個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性B．光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的C．光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不具有波動(dòng)性了D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯，在另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯．4．如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，其原因可能是()A．入射光太弱B．入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)C．光照時(shí)間太短D．電源正負(fù)極接反5．頻率為ν的光照射某種金屬材料，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek，若以頻率為2ν的光照射13．用波長(zhǎng)為?1的單色光照射某光電管陰極時(shí)，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能為EK1；用波長(zhǎng)為?1的單色光照射時(shí)，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能為EK2。若EK1?EK2，則?1?2。（填?或?）14．入射的X射線光子的能量為0.60MeV，被自由電子散射后波長(zhǎng)變化了20%，則反沖電子的動(dòng)能為MeV。15．二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長(zhǎng)波輻射，這種長(zhǎng)波輻射的波長(zhǎng)范圍是1.4×10－3～1.6×10－3m，相應(yīng)的頻率范圍是________，相應(yīng)的光子能量的范圍是________，“溫室效應(yīng)”使空氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣中分子的________．(已知普朗克恒量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)16．鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在用波長(zhǎng)200nm的光照射鋁的表面．(1)光電子的最大初動(dòng)能是________；(2)遏止電壓是________；(3)鋁的極限頻率是________．17．如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一紫光燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將________．(填“增大”、“減小”或“不變”)(2)使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針________(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)．18．如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，從F上漂出的熱電子可認(rèn)為初速度為零，所加加速電壓U＝104V，電子質(zhì)量為m＝0.91×10－30kg.電子被加速后通過(guò)小孔K1和K2后入射到薄的金膜上，發(fā)生衍射，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋．試計(jì)算電子的德布羅意波長(zhǎng)．第6頁(yè)。19．具有波長(zhǎng)λ＝0.71A的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知rB＝1.88×10－4m·T，試求：(1)光電子的最大初動(dòng)能；(2)金屬的逸出功；(3)該電子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)是多少？20．一質(zhì)量為40g的子彈以1.0?10