5.3 量子化现象 学案1（粤教版必修2）

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§5.3 量子化现象
【学习目标】
知识与技能：21世纪教育网
1、初步了解微观世界中的量子化现象，知道量子论的主要内容．
2、知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，了解光的波粒二象性．
3、知道量子论的建立不仅是物理学的革命，也对人类认识世界和科技发展具有重要影响．
过程与方法：
1、通过了解经典物理学能量连续性观点在解释“黑体辐射”现象时的失败，体会普朗克提出量子假说的伟大意义．
2、通过了解“光电效应”实验与经典物理学理论的矛盾，体会爱因斯坦的光子说对光的本性的揭露．
情感、态度与价值观：
1、通过了解量子论的建立和发展过程，体会科学家们探求真理的无限艰辛和他们非凡的创造性思维的光芒，使学生不仅从中获取科学知识，更受到科学思维的熏陶．善于逆向思维，培养思维的灵活性、发散性和创造性．
2、关注量子物理对我们生活所造成的影响，体会量子物理对20世纪科学技术领域和人类文明进步所造成的影响．
【学习重点】
1、黑体辐射：能量子的假说的提出。
2、光子说：对光电效应的解释。
【知识要点】
1.能量量子化和能量子：微观领域中，能量只能取分立的、不连续的值.即能量不能连续变化，只能按能量子的整数倍变化.
所谓能量子就是能量的最小单元.微观领域里能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收，不同频率的电磁波其能量子的值不同，表达式为：
E=hν (5－3)
其中ν是电磁波的频率，h是一个普遍适用的常量，称作普朗克常量.由实验测得h=6.63×10－34 J·s.h的准确值不必记忆，但要知道，它的值很小，数量级只有10－34.
2.光子：光也是一种电磁波，光的最小能量单元就是光子，实际就是一种能量子.其值同(5－3)式.
3.黑体和黑体辐射：如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射，这种物体就叫做黑体.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可见光)，黑体辐射规律的详细内容不是现阶段的学习内容，不必深究，只要了解到黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释即可.
4.光电效应：当光线(包括不可见光)照射到金属表面时，有电子从金属表面发射出来的现象.发射出的电子就是光电子.
实验表明，光电效应现象能否发生不是取决于光的强度而是取决于照射光的频率.即对某种金属而言，只有当照射光的频率不低于某“特定值”时，才会发生光电效应，该“特定值”称为极限频率.极限频率的存在是与经典物理学的理论矛盾最尖锐的地方.
用光子说解释光电效应的规律，要求能定性了解.解释时要抓住要点：一是一个电子只能吸收一个光子；二是电子吸收光子的能量向外“运动”时，要克服金属的束缚作用而消耗能量(叫做金属的逸出功).三是吸收的光子能量要足够克服金属的束缚作用，电子才能够发射出来.
5.光的波粒二象性：光既具有波的特性又具有粒子的特性.课本中提到了光的干涉、衍射、偏振等新术语，对它们的含义不必深究.
6.原子光谱：光的颜色是由光的频率决定的，光谱实际就是光的频率成分.因为原子的能量不能连续变化，它发出的光就只包含一些特定频率的成分，经分光镜(主要部分是三棱镜)后得到的是一些亮线而不是连续的光亮区域.21世纪教育网
注意认真领会课本图5－3－2、图5－3－3和图5－3－4的原理意义.21世纪教育网
黑体辐射、光电效应和原子光谱是能量量子化最有力的实验证据.
【典型例题】
【例1】、在做光的双缝干涉实验时，在光屏处放照相底片并设法减弱光的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，则下列说法中哪些是正确的（ ）[来源:21世纪教育网]
A、若曝光时间不长，则底片上出现一些不规则分布的点
B、若曝光时间足够长，则底片上出现规则的干涉条纹
C、此实验表明光具有粒子性
D、此实验表明光具有波动性
【分析】、个别光子打在屏上是随机的，屏上出现不规则的亮点，说明光是一份一份的，表现出粒子性，大量光子形成明暗相间的条纹说明光能产生干涉现象，表现出波动性，此实验一方面观察到光的粒子性，又观察到光的波动性，故答案是A、B、C、D。
【例2】、为了验证光具有波动性，某同学采用下列做法，其中可行的是（ ）
A、让一束光照射到一个轻小物体上，观察轻小物体是否会振动
B、让一束光通过一狭缝，，观察是否发生衍射现象
C、观察两个小灯泡发出的光是否发生干涉现象
D、让一束光照射到金属上，观察是否发生光电效应
【分析】、光波是一种概率波，不能理解为质点参与的振动，故A错。经过狭缝的光在屏上能产生明暗相间的衍射条纹，故B正确。由于两个灯泡不是相干光源，我们实际上是不能看到干涉条纹的，故C错。射到金属上的光即使发生了光电效应也只能说明光具有粒子性，故D也不符合要求。
【当堂反馈】
1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板、验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时 ( )
A.锌板带正电指针带负电
B.锌板带正电指针带正电
C.锌板带负电指针带正电
D.锌板带负电指针带负电
2．能够证明光具有波粒二象性的现象是（ ）
A．光的反射及小孔成像
B．光的干涉、光的衍射和光的色散21世纪教育网
C．光的折射及透镜成像
D．光的干涉、光的衍射和光电效应
3．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最少的是 ( )
A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光
D、其规律和对自然现象的描述可推广到一切自然研究活动中
4、一群氢原子核外电子由高能级向低能级跃迁，则（ ）
A、可能吸收若干频率不同的光子，形成由若干暗线组成的光谱
B、可能放出若干频率不同的光子，形成由若干明线组成的光谱
C、只吸收一定频率的光子，形成只有一条暗线组成的光谱
D、只放出一定频率的光子，形成只有一条明线组成的光谱
5、光子说的提出（ ）
A、否定了光是一种电磁波 B、说明了光是一种粒子流21世纪教育网
C、否定了光的波动性 D、说明了光的粒子性
6．氢原子光谱不是连续谱，而是一系列不连续的亮线组成的线状谱，这说明的是（ ）
A．光的波粒二象性
B．能量的连续性
C．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
D．绝对时空的失效
7. 下列说法中正确的是 ( )21世纪教育网
A. 经典力学是以牛顿的三大定律为基础的
B．经典力学在任何情况下都适用
C. 当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了
D．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义
8．下列说法正确的是（ ）21世纪教育网
A. 以牛顿运动定律为基础的经典力学没有存在的价值
B. 物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围
C．相对论和量子力学的出现是对经典力学的否定
D. 经典力学对处理低速运动的宏观物体具有相当高的正确性
9．从光的波粒二象性出发，下列说法中正确的是( )
A．光子的频率越高，光子的能量越大
B．光子的频率越高，波动性越显著
C．在光的干涉实验中，亮条纹处光子到达的概率大21世纪教育网
D．大量光子显示波动性，少量光子显示粒子性
10、如图所示，当用一束紫外线照射在不带电的验电器上的锌板时，将发生的现象是
A．验电器金箔带负电21世纪教育网
B.有电子从锌板上飞出来
C有正离子从锌板上飞出
D．锌板吸收空气中的正离子
【参考答案】
1、B 2、D 3、D 4、B 5、D 6.C 7.AC 8.BD 9.ACD 10、B
【反思】
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疑问
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