课件31张PPT。第2章 2.1 拨开黑体辐射的疑云学习目标
1.了解热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律.
2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.
3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、黑体与黑体辐射1.什么是热辐射？这种辐射与温度有何关系？答案答案 ①物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同，这种现象叫做热辐射.
②辐射强度按波长的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射中波长较短的电磁波成分越来越强.2.什么是黑体辐射？黑体辐射与温度有何关系？答案答案 ①能完全吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射的物体，叫做绝对黑体，简称黑体.
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关.1.热辐射
定义：物体在任何温度下，都会发射________，温度不同，所发射的电磁波的______、______也不同，这种现象叫做热辐射.
2.黑体
定义：能______吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射的物体也称之为_________.电磁波频率强度完全绝对黑体判断下列说法的正误.
(1)黑体一定是黑色的物体.( )
(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体.( )
(3)只有高温物体才能辐射电磁波.( )
(4)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.( )×√×√二、黑体辐射的实验规律1.黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示，当温度从750 K升高到6000 K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变化？辐射强度极大值对应的波长如何变化？答案答案 变强.辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短.图12.你认为现实生活中存在理想的黑体吗？答案答案 现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型.黑体辐射的实验规律
1.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都_____.
2.随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长______的方向移动.增加较短判断下列说法的正误.
(1)黑体是一种客观存在的物质.( )
(2)黑体辐射随温度升高强度变强.( )×√答案答案 光量子的能量是不连续的，而是一份一份的，每个光量子的能量E＝hν，个数三、能量子某激光器能发射波长为λ的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h，那么每个激光光量子的能量是多少？如果激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？能量子
(1)定义：黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小能量值hν的_______，即E＝_____(n＝1,2，3，…).这样的一份最小能量____叫做能量子，ν是振子的_____，h叫做___________.
(2)能量的量子化：在微观世界中能量_____________，只能取_______.整数倍nhνhν频率普朗克常量不能连续变化分立值判断下列说法的正误.
(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍.( )
(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比.( )√√
题型探究随着温度的升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.一、黑体辐射的规律例1 (多选)黑体辐射的实验规律如图2所示，由图可知
A.各种波长的辐射本领都有增加
B.只有波长短的辐射本领增加
C.辐射本领的最大值向波长较短的方向移动
D.辐射电磁波的波长先增大后减小图2√√解析答案解析 根据黑体辐射的实验规律和辐射本领与波长的关系可判断A、C正确.1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态.
2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化.
3.能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率.二、能量子的理解和计算例2 人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是
A.2.3×10－18 W B.3.8×10－19 W
C.7.0×10－10 W D.1.2×10－18 W√解析答案解析 因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.所以察觉到绿光所接收的最小功率这类习题的数量级较大，注意运算当中提高计算准确率.例3 (多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是
A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C.吸收的能量可以是连续的
D.辐射和吸收的能量是量子化的√解析答案√√解析 带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故选项A、B、D正确，C错误.
达标检测C.随着温度的升高，黑体的辐射强度
都有所降低
D.随着温度的升高，辐射强度的极大
值向波长较长方向移动1.在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度.如图3所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是
A.T1>T2
B.T1实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.
从图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A.1232.(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是
A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε
B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍
C.能量子与电磁波的频率成正比
D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的12解析答案3√√解析 由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；
最小能量值ε＝hν，C正确.1233.小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝
10－6 m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)12解析答案3答案 5×1018(个)解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J
1个光子的能量：123小灯泡每秒钟辐射的光子数：课件40张PPT。第2章 2.2 涅槃凤凰再飞翔学习目标
1.了解光电效应及其实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾.
2.知道爱因斯坦光电效应方程及应用.
3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、光电效应及其实验规律如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线).
(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为___________________，
说明__________________________________________________________
_______________________________.答案验电器指针偏角张开 图1 锌板带电了.弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为_________________，说明_____________________________________ ______________.指针偏角明显减小 锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为__________________，说明_____________________________.观察不到指针的偏转 可见光不能使锌板发生光电效应答案1.光电效应
在光的照射下物体发射____的现象叫做光电效应.发射出来的电子叫______.
2.光电效应的实验规律
(1)对于各种金属都存在着一个极限频率，当入射光的频率______________
_____时，才能产生光电效应；
(2)光电子的最大动能随着__________的增加而增加，与入射光的强度____；
(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与_________
_____有关；
(4)入射光射到金属表面时，光电子的产生几乎是_____的，不超过__________.电子光电子高于这个极限入射光频率无关频率入射光的强度瞬时1×10－9 s判断下列说法的正误.
(1)光电效应中“光”指的是可见光.( )
(2)能否发生光电效应，取决于光的强度.( )
(3)光电子不是光子.( )×√×二、爱因斯坦的光子说用如图2所示的装置研究光电效应现象.所用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器答案答案 1.7 eV 1.7 V图2的滑动触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0.
(1)光电子的最大动能是多少？遏止电压为多少？(2)光电管阴极的逸出功又是多少？答案答案 W0＝hν－Ekm＝2.75 eV－1.7 eV＝1.05 eV(3)当滑动触头向a端滑动时，光电流变大还是变小？答案 变大(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？答案 变大 变大1.光子说：光在空间传播时是_______的，而是__________的，一份叫做一个光量子，简称光子.光子的能量E＝____.
2.逸出功
使电子脱离某种金属所做功的____值，用W表示，不同金属的逸出功_____.
3.最大动能：发生光电效应时，金属表面上的_____吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的_____值.不连续一份一份hν最小电子不同最大4.遏止电压与极限频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U.
(2)极限频率：能使某种金属发生光电效应的_____频率叫做该种金属的极限频率.不同的金属对应着不同的极限频率.
5.光电效应方程
(1)表达式：____________或___________.
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，这些能量一部分用于克服金属的_________，剩下的表现为逸出后电子的__________.最小hν＝Ekm＋WEkm＝hν－W最大动能逸出功Whν如图3所示是光电子最大动能Ekm随入射光频率ν的变化曲线.这里，横轴上的截距是________；纵轴上的截距是____________；斜率为___________.(3)光电效应方程说明了产生光电效应的条件
若有光电子逸出，则光电子的最大动能必须大于零，即Ekm＝hν－W>0，亦即hν>___，ν> ____＝ν0，而ν0＝____恰好是光电效应的截止频率.
6.Ekm－ν曲线W逸出功的负值极限频率普朗克常量图3判断下列说法的正误.
(1)从金属表面出来的光电子的最大动能越大，这种金属的逸出功越小.( )
(2)光电子的最大动能与入射光的频率成正比.( )
(3)入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多.( )
(4)遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关.( )×√×√答案答案 在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播.三、康普顿效应 太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？1.康普顿效应
美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入线射波长相同的成分外，还有波长____入射线波长的成分，这个现象称为康普顿效应.
2.康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有_____，进一步为光的粒子性提供了证据.
3.光子的动量
表达式：p＝____ .大于动量判断以下说法的正误.
(1)光子的动量与波长成反比.( )
(2)光子发生散射后，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化.( )
(3)有些光子发生散射后，其波长变大.( )√√×
题型探究1.光电效应的实质：光现象转化为 ,电现象.
2.光电效应中的光包括不可见光和可见光.
3.光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子.
4.能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关.
5.发生光电效应时，产生的光电子数与入射光的频率无关，与入射光的强度有关.一、光电效应现象及其实验规律转化为6.光电效应与光的电磁理论的矛盾
按光的电磁理论，应有：
(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关.
(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应.
(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_____(填“增大”“减小”或“不变”).例1 一验电器与锌板相连(如图4所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角.图4解析答案减小解析 当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转.
当带负电的金属小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小.(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转.那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针____(填“有”或“无”)偏转.解析答案无解析 使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外线比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应.能否发生光电效应与入射光的强弱无关.例2 (多选)用如图5所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么
A.a光的频率一定大于b光的频率
B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大√解析答案图5√解析 单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明没发生光电效应，故b光的频率较小，故A正确；
发生光电效应只由频率决定，与光强无关，故B错误；
发生光电效应时，电子从阴极K逸出向阳极A运动，电流方向应由c到d，故C错误；
增加a光的强度，单位时间入射的光子数增加，因此单位时间逸出的光电子数增加，故D正确.针对训练 (多选)如图6所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过.其原因可能是
A.入射光太弱
B.入射光波长太长
C.光照时间太短
D.电源正、负极接反√解析答案图6√解析 金属存在极限频率，超过极限频率的光照射金属时才会有光电子射出.射出的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不会有光电流.入射光的频率低于极限频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；
电路中电源正、负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；
光电效应的产生与光照时间无关，C错误.1.光电效应方程实质上是能量守恒方程.
(1)能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能.
(2)如果克服吸引力做功最少为W，则电子离开金属表面时动能最大为Ekm，根据能量守恒定律可知：Ekm＝hν－W.二、光电效应方程的理解与应用2.光电效应规律中的两条线索、两个关系：
(1)两条线索：
(2)两个关系：
光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大动能大.例3 在光电效应实验中，某金属的极限频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为___.若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为_________.
已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.解析答案解析 由光电效应方程知，光电子的最大动能Ekm＝hν－W，其中金属的逸出功W＝hν0，又由c＝λν知W＝ ，用波长为λ的单色光照射时，其
又因为eU＝Ekm，所以遏止电压例4 (多选)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是
A.只增大入射光的频率，金属逸出功将减小
B.只延长入射光照射时间，光电子的最大动能将不变
C.只增大入射光的频率，光电子的最大动能将增大
D.只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短解析答案√√解析 金属的逸出功由金属本身的构成决定，与入射光的频率无关，选项A错误；
根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W可知，当金属的极限频率确定时，光电子的最大动能取决于入射光的频率，与光照强度、照射时间、光子数目无关，选项B、C正确；
光电效应的产生是瞬时的，与入射光的频率无关，D错误.1.逸出功W对应着某一极限频率ν0，即W＝hν0，只有入射光的频率ν≥ν0时才有光电子逸出，即才能发生光电效应.
2.对于某一金属(ν0一定)，入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大动能，而与入射光的强度无关.
3.逸出功和极限频率均由金属本身决定，与其他因素无关.
达标检测1.(多选)如图7所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是
A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B.用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C.锌板带的是负电荷
D.使验电器指针发生偏转的是正电荷√123图7解析答案√解析 将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电.
这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确.
红光不能使锌板发生光电效应.123C.用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的
滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过
D.用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑
动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变2.利用光电管研究光电效应实验如图8所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则
A.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B.用红光照射，电流表一定无电流通过12解析答案3√图8解析 因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误.
因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误.
即使UAK＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项C错误.
当滑动触头向B端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流.若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确.1233.几种金属的逸出功W见下表：12解析答案3答案 钠、钾、铷能发生光电效应用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.解析 解析 光子的能量E＝ ，取λ＝4.0×10－7 m，则E≈5.0×10－19 J，根据E＞W判断，钠、钾、铷能发生光电效应.
123课件29张PPT。第2章 2.3 光是波还是粒子学习目标
1.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.
2.知道光是一种概率波，知道概率波的统计意义.
3.会用光的波粒二象性分析有关问题.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、光的波粒二象性人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如：
光的单缝衍射实验(图A)
光的双孔干涉实验(图B)
光电效应实验(图C)
光的薄膜干涉实验(图D)
康普顿效应实验等等.(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？答案 单缝衍射、双孔干涉、薄膜干涉体现了光的波动性.
光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性.(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？答案 不矛盾.
大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射.
当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应.
光具有波粒二象性.答案1.人类对光的本性的研究(2)光子的能量和动量
①能量：E＝____.
②动量：p＝___.2.光的波粒二象性
(1)hν衍射波动性光电效应粒子性波动性粒子性波粒二象性(3)意义：能量E和动量p是描述物质的_____性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的_____性的典型物理量.因此E＝hν和p＝ 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系.粒子波动判断下列说法的正误.
(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.( )
(2)光子数量越大，其粒子性越明显.( )
(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.( )
(4)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子.( )×√×√答案 当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性.二、再探光的双缝干涉实验用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图1甲、乙、丙所示的图像.
(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？答案图1答案 光的波动性.少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波.(2)图像乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？答案答案 落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定.(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的_________引起的，而是光子自身_____的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以，光波是一种概率波.相互作用固有判断下列说法的正误.
(1)光子通过狭缝后运动的轨迹是确定的.( )
(2)干涉条纹中，暗条纹是光子不能达到的地方.( )
(3)单个光子的运动具有偶然性，但光波强的地方是光子到达几率大的地方.( )×√×
题型探究1.大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性.
2.光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波.
3.频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著.
4.光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此E＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.一、光的波粒二象性的理解例1 (多选)对光的认识，以下说法中正确的是
A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B.高频光是粒子，低频光是波
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再
具有波动性了
D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在
另外某种场合下，光的粒子性表现得明显解析答案√√解析 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；
光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项为A、D.针对训练 关于光的波粒二象性，下列理解正确的是
A.光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性
B.光是一种宏观粒子，但它按波的方式传播
C.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述
D.大量光子出现的时候表现为粒子性，个别光子出现的时候表现为波动性解析答案√解析 光子是不会静止的，大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A、D错误；
光子不是宏观粒子，光在传播时有时看成粒子有时可看成波，故B错误；
光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述，故C正确.1.单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的.
2.大量粒子运动的必然性：由波动规律我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言.
3.概率波体现了波粒二象性的和谐统一：概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说概率波将波动性和粒子性统一在一起.二、对概率波的理解例2 (多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子
A.一定落在中央亮纹处
B.一定落在亮纹处
C.可能落在暗纹处
D.落在中央亮纹处的可能性最大解析答案√√解析 根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确.
达标检测1.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；光的波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往表现出粒子性12解析答案√解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(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，A错误.
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，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以B错误.
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，其粒子性越显著，故选项C正确，D错误.122.关于光的本性，下列说法中正确的是
A.关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯
坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性
B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成
微观概念上的粒子
C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D.光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来12解析答案√解析 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波.
光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒.
某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象.
某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象.
要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.
C正确，A、B、D错误.123课件31张PPT。第2章 2.4 实物是粒子还是波学习目标
1.知道实物粒子具有波动性，知道什么是物质波.
2.了解物质波也是一种概率波.
3.初步了解不确定关系.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、德布罗意波德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？答案 波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，波长短，难以观测.答案对物质波的认识
1.粒子的波动性
(1)任何一个_______的物体，都有一种波与之相伴随，这种波称为______，也叫德布罗意波.
(2)物质波波长、频率的计算公式为λ＝___，ν＝___.
(3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太___，德布罗意波长太____的缘故.物质波运动着大小2.物质波的实验验证
(1)实验探究思路：____、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生_____或衍射现象.
(2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的_______.
(3)说明
①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的_______，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝ 和λ＝ 关系同样正确.
②物质波也是一种概率波.波动性干涉波动性干涉判断下列说法的正误.
(1)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波.( )
(2)湖面上的水波就是物质波.( )
(3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.( )××√1.定义：在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫_______关系.
2.表达式：______≥ .
其中以Δx表示粒子_____的不确定量，以Δpx表示粒子在x方向上的_____的不确定量，h是____________.不确定ΔxΔpx二、不确定关系位置动量普朗克常量3.微观粒子运动的基本特征：不再遵守_________定律，不可能同时准确地知道粒子的_____和_____，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过_____做统计性的描述.牛顿运动位置概率动量
题型探究1.德布罗意假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性.与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波.
2.德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波.一、对德布罗意波的理解例1 质量为10 g、速度为300 m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察到其波动性？解析答案答案 2.21×10－34 m 由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波动性解析 由德布罗意波长公式可得
因子弹的德布罗意波长极短，故无法观察到其波动性.针对训练 (多选)下列说法中正确的是
A.物质波也叫德布罗意波
B.物质波也是概率波
C.光波是一种概率波
D.光波也是物质波解析答案√√√解析 物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，故A、B正确.
光波具有波粒二象性，波动性表明光波是一种概率波，故C正确.
由于光子的特殊性，其静止质量为零，所以光不是物质波，故D错误.德布罗意波长的计算
(1)首先计算物体的速度，再计算其动量.如果知道物体动能也可以直接用
p＝ 计算其动量.
(2)再根据λ＝ 计算德布罗意波长.
(3)需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理.1.单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性.
2.单缝衍射现象中，粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有不确定性.
3.微观粒子运动的位置不确定量Δx和动量的不确定量Δpx的关系式ΔxΔpx≥
，其中h是普朗克常量，这个关系式叫不确定关系.
4.不确定关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置(即Δx更小)，那么动量的测量一定会更不准确(即Δpx更大)，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动.二、对不确定关系的理解例2 (多选)根据不确定关系ΔxΔpx≥ ，判断下列说法正确的是
A.采取办法提高测量Δx精度时，Δpx的精度下降
B.采取办法提高测量Δx精度时，Δpx的精度上升
C.Δx与Δpx测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关
D.Δx与Δpx测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关解析答案√√解析 不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定位置坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度.故A、D正确.例3 质量为10 g的子弹与电子的速率相同，均为500 m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？(电子质量为m＝9.1×10－31kg，结果保留三位有效数字)解析答案答案 1.06×10－31 m 1.16×10－3 m解析 测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为Δv＝0.05 m/s，子弹的动量的不确定量Δpx1＝5×10－4 kg·m/s，电子动量的不确定量Δpx2＝4.55×10－32 kg·m/s，由Δx≥ ，子弹位置的最小不确定量Δx1＝ m≈1.06×10－31 m，电子位置的最小不确定量Δx2＝ m≈1.16×10－3 m.理解不确定关系时应注意的问题
(1)对子弹这样的宏观物体，不确定量是微不足道的，对测量准确性没有任何限制，但对微观粒子却是不可忽略的.
(2)在微观世界中，粒子质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，也就不能准确地把握粒子的运动状态.
达标检测1.下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是
A.任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B.X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波
动性12解析答案√34解析 运动着的物体才具有波动性，A项错误.
宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍有波动性，D项错；
X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错.
只有C项正确.12342.(多选)关于不确定性关系ΔxΔpx≥ 有以下几种理解，正确的是
A.微观粒子的动量不可确定
B.微观粒子的位置坐标不可确定
C.微观粒子的动量和位置不可能同时确定
D.不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子12解析答案√√34解析 不确定关系表示位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性更小时，粒子动量的不确定性更大；
反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量，不确定关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略，故C、D正确.12343.电子经电势差为U＝200 V的电场加速，电子质量m0＝9.1×10－31 kg，求此电子的德布罗意波长.解析答案答案 8.69×10－2 nm1234解析 已知 m0v2＝Ek＝eU
p＝
Ek＝
所以λ＝
把U＝200 V，m0＝9.1×10－31 kg，
代入上式解得λ≈8.69×10－2 nm.12344.已知 ＝5.3×10－35 J·s，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况.
(1)一个球的质量 m＝1.0 kg，测定其位置的不确定量为10－6 m.解析答案答案 见解析1234解析 由Δx·Δpx≥ 得：球的速度测定的不确定量
这个速度不确定量在宏观世界中微不足道，可认为球的速度是确定的，其运动遵从经典物理学理论.1234(2)电子的质量me＝9.1×10－31 kg，测定其位置的不确定量为10－10 m.解析答案答案 见解析解析 电子的速度测定的不确定量
≈5.8×105 m/s
这个速度不确定量不可忽略，不能认为电子具有确定的速度，其运动不能用经典物理学理论处理.1234课件33张PPT。第2章 章末总结内容索引
知识网络
题型探究
达标检测
知识网络波和粒子能量的
量子化黑体与黑体辐射：电磁辐射不_____
黑体辐射的实验规律：各种波长的辐射只与_____有关能量子定义：每一份辐射的能量是一个______
大小：E＝___，h＝6.63×10－34 J·s连续温度能量子hν波和粒子光
的
粒
子
性概念：光照使金属发射_____的现象爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝_______
康普顿效应：X射线对石墨晶体的散射，说明光具有_____任何金属都存在________
最大初动能与光频率是_________关系
光电子数目正比于光强——存在_________
瞬时性电子极限频率一次函数饱和电流光电效应实验规律hν－W动量波和粒子光
的
粒
子
性光子说少量光子易表现出_____性，大量光子易表现出_____性
高频光子_____性显著，低频光子_____性显著
光传播时表现出_____性，与微粒作用时表现出_____性光子：光辐射不连续，每一份光叫做一个_____
光子的能量：E＝___
光子的动量：p＝粒子光子波动粒子波动光具有波
粒二象性波动粒子波和粒子光
的
粒
子
性粒子的波动性_________提出粒子具有波动性：物质波或概率波
电子的衍射现象证实了粒子的_______
概率波波长：λ＝
粒子具有________性德布罗意波动性波粒二象不确定关系：ΔxΔpx≥
题型探究1.量子论
德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量E＝hν.
2.光子说
爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即E＝hν，其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.
3.光的频率与波长的关系：ν＝ .一、量子论、光子说、光子能量的计算例1 (多选)下列对光子的认识，正确的是
A.光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的微粒
B.光子说中的光子就是光电效应的光电子
C.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量
子，简称光子
D.光子的能量跟光的频率成正比解析答案√√解析 根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子.而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒.光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；
由E＝hν知，光子能量E与其频率ν成正比，故D选项正确.1.光电效应的实验规律
(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率，才能发生光电效应.低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应.
(2)光电子的最大动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.
(3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.
(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比.
2.爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W
W表示金属的逸出功，ν0表示金属的极限频率，则W＝hν0.二、光电效应的规律和光电效应方程例2 如图1甲所示为研究光电效应的电路图.
(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转.将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能_____(选填“减小”、“增大”).如果改用频率略低的紫光照射，电流表______(选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数.减小解析答案可能图1解析 AK间所加的电压为正向电压，光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小，紫光照射可能会发生光电效应，所以电流表可能有示数.(2)当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图像如图乙所示.则光电子的最大初动能为___________ J，金属的逸出功为____________J.3.2×10－19解析答案4.8×10－19解析 由题图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压为－2 V时，电流表示数为0，得光电子的最大初动能为2 eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W得W＝3 eV＝4.8×10－19 J. 针对训练 关于光电效应，以下说法正确的是
A.光电子的最大动能与入射光的频率成正比
B.光电子的最大动能越大，形成的光电流越强
C.能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸
出功
D.用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照
射该金属一定不发生光电效应解析答案√解析 由光电效应方程知，光电子的最大动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，A错.
光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大动能无关，B错.
用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D错，C对.1.Ekm－ν图像
根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W，光电子的最大动能Ekm是入射光频率ν的一次函数，图像如图2所示.其横轴截距为金属的极限频率ν0，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h.三、用图像表示光电效应的规律图22.I－U图像
光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图像如图3所示，
图中Im为饱和光电流，U遏止为遏止电压.利用 ＝eU遏止可得光电子的最大动能.图33.U遏止－ν图像
遏止电压与入射光频率ν的关系图像如图4所示：
图中的横轴截距ν0为极限频率，而遏止电压U遏止遏止随入射光频率的增大而增大.图4例3 用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大动能Ekm随入射光频率ν变化的Ekm－ν图线.已知钨的逸出功是2.84 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ekm－ν坐标系中，则正确的图是解析答案√解析 根据光电效应方程Ekm＝hν－W可知，Ekm－ν图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；
图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以A正确，B错误.1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为.
(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著.
2.实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长λ＝ ，
频率ν＝ ).
3.物质波与光波一样都属于概率波.概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的.四、波粒二象性的理解例4 (多选)实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是
A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B.紫外线照射锌板，发现与锌板连接的验电器的箔片张开
C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射
光的强度无关解析答案√√解析 电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；
此现象是光电效应，说明光的粒子性，B错误；
人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；
光电效应实验中，光电子的最大动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故D错误.
达标检测1.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长约为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则进入人眼的能量子数至少为
A.1个 B.3个
C.30个 D.300个√123解析答案解析 可见光的平均频率ν＝ ，能量子的平均能量为ε＝hν，引起视觉效应时E＝nε，联立可得n≈3，B正确.42.(多选)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.频率超过极限频率的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大动
能就越小
D.频率超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大动能就
越大12解析答案3解析 根据光电效应规律可知A正确，B错误.
根据光电效应方程Ekm＝hν－W知，频率ν越高，光电子的最大动能就越大，C错误，D正确.√√43.(多选)如图5是某金属在光的照射下产生的光电子的最大动能Ekm与入射光频率ν的关系图像.由图像可知
A.该金属的逸出功等于E
B.该金属的逸出功等于hν0
C.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最
大动能为E
D.入射光的频率为 时，产生的光电子的最大
动能为12解析答案3图5√√√4解析 由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W知，当ν＝0时－W＝Ekm，故W＝E，A项对；
而Ekm＝0时，hν＝W即W＝hν0，B项对；
入射光的频率为2ν0时产生的光电子的最大动能Ekm＝2hν0－hν0＝hν0＝E，C项对；
入射光的频率为 时，不会发生光电效应，D错.12344.已知金属铯的极限波长为0.66 μm，用0.50 μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)12解析答案3答案 9.6×10－20 J 3×10－19 J4解析 金属铯发生光电效应的极限频率ν0＝ .
金属铯的逸出功
≈3×10－19 J.
由光电效应方程
≈9.6×10－20 J.1234
