初識(shí)光量子與量子世界

初識(shí)光量子與量子世界

物理觀念科學(xué)態(tài)度與責(zé)任核心素養(yǎng)

1.了解光的本質(zhì)是什么。2.知道光是一種電磁波，知道光的能量是不連續(xù)的。3.初步了解微觀世界的量子化特征。4.具有與光的量子化有關(guān)的能量觀念。通過對(duì)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)，能體會(huì)人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.光的量子化

（1）光的微粒說和光的波動(dòng)說。光的微粒說可以解釋__________、__________等；光的波動(dòng)說可解釋_____、______、_____等現(xiàn)象。

（2）愛因斯坦在解釋光電效應(yīng)時(shí)提出了光量子假說，認(rèn)為光的發(fā)射、傳播和接收都是一份份_____的形式進(jìn)行的。后來光量子正式命名為_____。

（3）光即具有波動(dòng)特性，又具有粒子特性，即具有____________。光的反射光的顏色干涉衍射偏振光子光子波粒二象性基礎(chǔ)知識(shí)梳理2.初識(shí)量子世界：量子假說認(rèn)為，物質(zhì)輻射（或吸收）的能量E只能是最小能量單位的________，即E＝nε（n＝1，2，3，…）。一份能量就是一個(gè)_______，_______的能量ε與頻率ν成正比即______。

整數(shù)倍能量子能量子ε＝hν

[要點(diǎn)歸納]1.能量子公式核心要點(diǎn)：光量子與量子世界核心探究2.能量的量子化

在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫做能量的量子化。3.量子化假設(shè)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)

普朗克公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)它與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符”。比較圖線如下圖所示，曲線是根據(jù)普朗克的公式作出的，小圓代表實(shí)驗(yàn)值。[試題案例][例1]神光“Ⅱ”裝置是我國(guó)規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400J、波長(zhǎng)λ＝0.35μm的紫外激光。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？答案4.23×1021（個(gè)）[針對(duì)訓(xùn)練1]根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知（

） A.“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說” B.只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性 C.一束單色光的能量可以連續(xù)變化 D.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子的能量越小答案D[針對(duì)訓(xùn)練2]下列宏觀概念中，是量子化的有（

）A.物質(zhì)的質(zhì)量B.彈簧振子的能量C.汽車的個(gè)數(shù)D.衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道

答案C關(guān)鍵能力?素養(yǎng)形成1.光的波動(dòng)說：光能發(fā)生干涉、衍射、偏振現(xiàn)象。2.光電效應(yīng)產(chǎn)生條件：金屬板電子要脫離原子核的引力，有一個(gè)最小能量，最小能量對(duì)應(yīng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)入射光的最小頻率，即極限頻率。入射光的頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)。一、光的量子化3.光的波粒二象性(1)光的粒子性并不否定光的波動(dòng)性，波動(dòng)性和粒子性都是光的本質(zhì)屬性，只是在不同條件下的表現(xiàn)不同。當(dāng)光與其他物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)；少量或個(gè)別光子易顯示出光的粒子性；頻率高波長(zhǎng)短的光，粒子性顯著。大量光子在傳播時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性；頻率低波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性顯著。(2)只有從波粒二象性的角度，才能統(tǒng)一說明光的各種表現(xiàn)。光的波動(dòng)性和粒子性是統(tǒng)一的?！舅伎?討論】太陽光從小孔射入室內(nèi)時(shí)，我們從側(cè)面可以看到這束光；白天的天空各處都是亮的；宇航員在太空中，盡管太陽光線耀眼刺目，其他方向的天空卻是黑的，為什么？提示：地球上存在著大氣，太陽光經(jīng)大氣中的微粒散射后傳向各個(gè)方向；而在太空的真空環(huán)境下，光不再散射，只向前傳播。關(guān)鍵能力?素養(yǎng)形成1.光子的能量即每個(gè)光子的能量，其值為ε=hν（ν為光子的頻率），其大小由光的頻率決定。2.宏觀世界量子化可以忽略，微觀世界量子化明顯。二、初識(shí)量子世界【典例示范】

頻率為ν的光子，具有的能量為hν，將這個(gè)光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱為光子的散射。下列關(guān)于光子散射的說法正確的是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)(

)A.光子改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向，且傳播速度變小B.光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大C.由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率大于入射光子的頻率D.由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率小于入射光子的頻率