鲁科版（2019）高中物理必修第三册5.4初识光量子与量子世界-课件

初识光量子与量子世界
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物理观念
科学态度与责任
核心素养
?
1.了解光的本质是什么。
2.知道光是一种电磁波，知道光的能量是不连续的。
3. 初步了解微观世界的量子化特征。
4.具有与光的量子化有关的能量观念。
通过对场的认识，能体会人类对自然界的认识是不断发展的。
核心素养目标
1.光的量子化
（1）光的微粒说和光的波动说。光的微粒说可以解释__________、 __________等；光的波动说可解释_____、 ______、 _____等现象。
（2）爱因斯坦在解释光电效应时提出了光量子假说，认为光的发射、传播和接收都是一份份_____的形式进行的。后来光量子正式命名为_____。
（3）光即具有波动特性，又具有粒子特性，即具有____________。
光的反射
光的颜色
干涉
衍射
偏振
光子
光子
波粒二象性
基础知识梳理
2.初识量子世界：量子假说认为，物质辐射（或吸收）的能量E只能是最小能量单位的________，即E＝nε（n＝1，2，3，…）。一份能量就是一个_______， _______的能量ε与频率ν成正比即______。
整数倍
能量子
能量子
ε＝hν
[要点归纳]
1.能量子公式
核心要点：光量子与量子世界

核心探究
2.能量的量子化
在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。
3.量子化假设的实验证实
普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验结果“令人满意地相符”。比较图线如下图所示，曲线是根据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值。
[试题案例]
[例1] 神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ＝0.35 μm的紫外激光。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？
答案　4.23×1021（个）
[针对训练1] 根据爱因斯坦的“光子说”可知（　　）
A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B.只有光子数很多时，光才具有粒子性
C.一束单色光的能量可以连续变化
D.光的波长越长，光子的能量越小
答案　D
[针对训练2] 下列宏观概念中，是量子化的有（　　）
A.物质的质量
B.弹簧振子的能量
C.汽车的个数
D.卫星绕地球运行的轨道
答案　C
关键能力?素养形成
1.光的波动说：光能发生干涉、衍射、偏振现象。
2.光电效应产生条件：金属板电子要脱离原子核的引力，有一个最小能量，最小能量对应发生光电效应时入射光的最小频率，即极限频率。入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应。
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动性，波动性和粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同。当光与其他物质发生作用时，表现出粒子的性质；少量或个别光子易显示出光的粒子性；频率高波长短的光，粒子性显著。大量光子在传播时表现为波动性；频率低波长长的光，波动性显著。
(2)只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种表现。光的波动性和粒子性是统一的。
【思考?讨论】
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，尽管太阳光线耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？
提示：地球上存在着大气，太阳光经大气中的微粒散射后传向各个方向；而在太空的真空环境下，光不再散射，只向前传播。
关键能力?素养形成
1.光子的能量即每个光子的能量，其值为ε=hν（ν为光子的频率），其大小由光的频率决定。
2.宏观世界量子化可以忽略，微观世界量子化明显。
二、初识量子世界
【典例示范】
频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射。下列关于光子散射的说法正确的是世纪金榜导学号(　　)
A.光子改变原来的运动方向，且传播速度变小
B.光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大
C.由于受到电子碰撞，散射后的光子频率大于入射光子的频率
D.由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率
【解析】选D。碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν1>ν2，则D正确，A、B、C错误。
课堂总结