高二物理能量量子化知识精讲 粤教版

《高二物理能量量子化知识精讲 粤教版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高二物理能量量子化知识精讲粤教版一.本周教学内容：能量量子化1、能量量子化2、光的粒子性3、粒子的波动性4、不确定性关系二.知识归纳、总结：能量量子化：物理学的新纪元（一）黑体和黑体辐射1、热辐射定义：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，物理学中把这种现象叫做热辐射（thermalradiation）.2、黑体（1）定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。实际上黑体只有一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔表面就可以模拟黑体表面，如图

2、17－1－1（a），这是因为从外面射来的辐射，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，才可能有机会射出小孔，因此在多次反射过程中，外面射来的辐射几乎全部被腔壁吸收，在实验中，可在绕有电热丝的空腔上开一个小孔来实现，如图图17－1－1（b）所示。图17－1－1（2）黑体辐射的特性：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。3、黑体辐射的实验规律19世纪末，物理学家从实验和理论两方面都研究了各种温度下的黑体辐射，测量了它们的黑体辐射强度按波长分布的情况，得出图17－1－2所示的实验曲线。（2）黑体辐射实验规律的理论解释①维恩公式解释：1898年，德国物理家维恩（W

3、.Wien）从热力学理论出发，得到了一个公式，但它只是在短波部分与实验相符，而在长波部分与实验存在明显的差异（如图17－1－3所示）。②瑞利公式解释：1900年，英国物理学家瑞利（L.Rayleigh）从经典电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果如图17－1－3所示，在长波部分与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于0时，辐射本领将趋于无穷大，这种情况被人们称为“紫外灾难”。（二）能量量子化1、普朗克的量子化假设（1）能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍。例如，可能是或2、3……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量为单位

4、一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子。（2）能量子公式：是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量（Planckconstant），其值为h=6.626×10－34J·s.（3）能量的量子化。3、普朗克的量子化假设的意义普朗克的量子化假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本牲征。科学的转折：光的粒子性（一）光电效应1、光电效应如图17－2－1所示，用弧光灯照射锌板，与锌板相连的验电器就带正电，即锌板也带正电这说明锌板在光的照射下发射出了电子。

5、（1）定义：在光的照射下物体发射出电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。（2）研究光电效应的实验装置（如图17－2－2所示）阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子，电源加在K与A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。2、光电效应的规律（1）光电效应的实验结果首先在入射光的强度与频率不变的情况下，I－U的实验曲线如图17－2－3所示，曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值Im。这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A，若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流Im=ne式中e为电

6、子电荷量，另一方面，当电压U减小到零，并开始反向时，光电流并没降为零，这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能，所以尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达阳极A，但是当反向电压等于－Uc时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A，使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A，如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压－Uc来确定电子的最大速度vm和最大动能，即在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到的I－U曲线如图17－2－4所示，它显示出对于不同强度的光，Uc是相同的，这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最

7、大初动能是相同的。此外，用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果是：频率愈高，Uc愈大，如图17－2－5，并且与Uc成线性关系，如图17－2－6。频率低于ν0的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，ν0称为截止频率，对于不同的材料，截止频率不同。（2）光电效应的实验规律①饱和电流Im的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比（见图17－2－4）。②光电子的最大初动能（或遏止电压）与入射光线的强度无关（见图17－2－4，图中I01、I02、I03表示入射光强度），而只与入射光的频率有关，频率越高，光电