1、学案 4 微观世界与量子论 (选学) 学习目标定位 1.初步了解爱因斯坦光量子说的内容，知道光具有波粒二象性 .2.知道连续 光谱与线光谱的概念.3.知道实物具有波粒二象性，知道物质波的概念 一、光电效应 1光电效应 当可见光和其他电磁辐射照射到金属表面上时，能从金属表面打出电子，这种现象叫做光 电效应，而被打出的电子叫做光电子 2光子 表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子不能再分 割，只能被整个地吸收或产生出来，这种粒子称为光量子，简称光子光子的能量 E 跟光 的频率 成正比，即 Eh . 二、连续光谱与线光谱 1连续光谱：太阳光的光谱是从红到紫连续分布的，
2、这叫做连续光谱 2线光谱：在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线，这样的光谱叫做线状光谱，简称线光 谱 三、实物粒子与波 1物质波：德布罗意把实物粒子所对应的波叫做物质波 2辐射(例如光)显示出波粒二象性，实物也具有波粒二象性 . 一、光电效应 1光电效应 当可见光和其他电磁辐照射到金属表面上时，能从金属表面打出电子，这种现象叫做光电 效应，而被打出的电子叫做光电子 2光电效应的现象 金属板存在极限频率，当入射光的频率高于极限频率时能发生光电效应，当入射光的频率 低于极限频率时，不能发生光电效应 3经典物理学遇到的困难 (1)理论：金属板受光波照射，板中电子接收的能量超过电子从金属板中脱离出来所需
3、要的 能量时，电子就会从金属板中脱离出来 (2)矛盾：当用低于某个极限频率的光波照射时，无论其强度多么大、照射的时间多么长， 都不会有光电子产生，而用频率高于该极限频率的光波照射时，不论强度如何小，总是立 即有光电子产生 4爱因斯坦的光子说 (1)内容：表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子 不能再分割，只能被整个地吸收或产生出来这种粒子称为光量子，简称光子光子的能 量 Eh ，h 6.631034 Js. (2)对光电效应规律的解释： 当光波照射到金属板上时，它同时接收到的是大量光子，若光波的频率较低，光子的能 量小于电子从金属板中脱离出来所需要的能量，电子吸
4、收一个光子后不能成为光电子，无 电流产生 若光波的频率高到一定程度，一个光子的能量大于电子从金属板中脱离出来所需要的能 量，电子吸收了一个光子后就能从金属板中脱离出来而成为光电子 单位时间内入射光子数越多，发生光电效应产生的光电子数越多，由光电子形成的光电 流也就越大 5光的波粒二象性 光是电磁波，具有波动性，光的光子说说明光又具有粒子性，由此我们可以得到光既具有 波动性，又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性 二、连续光谱与线光谱 1光谱 太阳光经过分光镜得到的彩色光带叫做光谱 2连续光谱 (1)定义：太阳光的光谱是从红到紫连续分布的 (2)产生：炽热的固体和液体、高压气体可发出连续光谱，如
5、白炽灯的钨丝通电后被加热到 3 000 时发出的是连续光谱 3线状光谱 (1)定义：在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线，这样的光谱叫做线状光谱，又简称线光 谱 (2)产生：气态物质经加热或高压放电后发出线状光谱 (3)连续光谱包含了各种不同频率的光，但线状光谱中每条光谱线都对应着一种频率，不同 物质的线光谱不同，故可利用线光谱鉴别物质 4对光谱的研究 玻尔建立了氢原子光谱理论，能够很好地解释氢原子光谱，但不能解释氢原子以外的其他 元素的原子光谱，在此基础上建立的量子理论在微观领域取得了巨大成功 三、实物粒子与波 1德布罗意波 德布罗意认为：实物粒子和光一样具有波粒二象性德布罗意把实物粒子所对应
6、的波叫做 物质波，也称德布罗意波 2普通实物的波长很短 如电子以 107 m/s 速度运动时的波长 电子 0.710 10 m，以 1 m/s 速度运动的垒球波长 垒 球 6.610 34 m由于实物的波长很短，故我们难以观察到 一、对光电效应的了解 例 1 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，所产生的光电子形成的光电流越大 D超过极限频率的入射光频率越高，能量就越大 解析 根据光电效应规律知，选项 A 正确，B 错误；超过极限频率的入射光强
7、度越弱，产 生的光电子形成的电流越小，选项 C 错误；根据 Eh 知选项 D 正确 答案 AD 二、对光的波粒二象性的了解 例 2 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( ) A有的光是波，有的光是粒子 B光子与电子是同样的一种粒子 C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D大量光子的行为往往显示出粒子性 解析 一切光都具有波粒二象性，有些行为(如干涉、衍射) 表现出波动性，有些行为(如光 电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子虽然光子与电子都是微 观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有 静止质量，电子是以实物形
8、式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光 子与电子是同样的一种粒子光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出 波动性，个别光子的行为表现出粒子性光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著； 光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应， 所以其粒子性就很显著故选项 C 正确，A、B、D 错误 答案 C 1(对光电效应的了解)用光照射金属表面，没有发射光电子，这可能是 ( ) A入射光强度太小 B照射的时间太短 C光的波长太短 D光的频率太低 答案 D 解析 能否发生光电效应主要取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关没 有发射光电子
9、，说明入射光的能量太低，即光的频率太低，所以选项 A、B、C 错误，选 项 D 正确 2(对光的波粒二象性的了解) 下列关于光子的说法中正确的是 ( ) A在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子 B光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大 C光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比 D光子带电 答案 AC 解析 根据爱因斯坦的光子说，光子是一份一份的，每一份光子的能量与光的频率成正比， 与光强无关，所以 A、C 两项正确，B 项错误，光子不带电，D 项错误 3(关于连续光谱和线状光谱的了解) 关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是 ( ) A太阳光谱和白炽灯光谱都是线状光谱 B霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是线状光谱 C进行光谱分析时，可以利用线状光谱，不能用连续光谱 D我们观察月球射来的光谱，可以确定月球的化学组成 答案 BC
