高中物理 第6章 经典力学与现代物理 6.4 微观世界与量子论学案 沪科版必修.doc

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1、6.4微观世界与量子论思维激活如图6-4-1所示，大千世界，五彩斑斓，雨后彩虹令人赏心悦目，蓝天白云使人心旷神怡，大街上闪烁的霓虹灯令人目不暇接……这一切都是“光”的杰作.我们生活在一个光的世界，可是你有没有想过，“光”到底是一种怎样的物质呢？图6-4-1提示在研究光的本性的历史上，具有代表性的学说有五种.（1）微粒说：这个学说是17世纪末提出的，代表人物是牛顿.牛顿根据光的直线传播、光的反射和折射、光具有能量等特点，提出光是由一种具有完全弹性的球形微粒大量聚集而成的，这些微粒在均匀介质中以极高的速度做

2、直线运动.（2）波动说：这个学说的代表人物是与牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯.他根据光与机械波有类似特征，提出光是以光源为振源的某种振动，光是在一种特殊的弹性物质“以太”中传播的弹性机械波.但实验证明这种“以太”物质是不存在的.从现代光学论来看，微粒说和波动说都没有能揭示光的实质.在当时的实验条件下各自只能解释一些光现象，但又有一些无法解释的问题.（3）电磁说：这个学说的代表人物是麦克斯韦.19世纪后期，麦克斯韦根据理论上得到的电磁波的速度与实际测得的光速相同、电磁波和光都可以在真空中传播而不需要介质等

3、，预言光是一种电磁波.后经赫兹实验证实电磁波确实存在，这样光的电磁说就诞生了.经过科学家的努力，测出了光波的波长，并同各种电磁波一起组成了排列有序的电磁波谱，光作为一种电磁波在电磁波谱中占据了它应有的位置.光的电磁说使光的波动理论发展到了相当完美的程度，取得了很大的进步，使人们在对光的认识上跨进了一大步.（4）光子说：这个学说的代表人物是爱因斯坦.光子说的要点是：光由光子组成，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，每个光子具有能量E＝hν.（5）光的波粒二象性：现在，科学家对光的

4、本性的认识是：光具有波粒二象性.个别光子的行为显示出粒子性；频率越高的光子，能量越大，粒子性越明显，但这种粒子又不同于宏观现象中的质点；大量光子的作用显示出波动性，频率越低，波动性越明显，但它又不同于机械波，亦不同于电磁振荡产生的电磁波.自主整理一、光电效应1.定义：当紫外线这一类波长较短的光照射金属表面时，金属便有电子逸出.这种现象称为光电效应.2.光电效应的规律①每一种金属都有发生光电效应的极限频率ν0，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应.②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入

5、射光频率的增大而增大.③当入射光的频率大于极限频率时，光电流与入射光强度成正比.④从光照射到物体至发射出光电子的时间几乎是瞬时的，一般不超过10-9s.3.光子说（1）概述：爱因斯坦于1905年提出光子说.光在空间的传播是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为E=hν，ν为光的频率，普朗克常量h=6.63×10-34J·s.光子具有动量和能量.4.光的波粒二象性：光既是电磁波，又具有粒子的特征，即光具有波粒二象性.一切辐射（电磁波和热辐射）都具有波粒二象性.二、连续光谱与线光谱1

6、.连续光谱①形式：连续光谱是由连续分布的一切波长的光组成.②产生：炽热的固体及液体和高（气）压气体直接发光时形成连续光谱.2.线状光谱（分为明线光谱和吸收光谱）①形式：明线光谱由一些不连续的亮线组成，吸收光谱是在连续光谱的背景上分布着若干条暗线.②产生：稀薄气体发光形成明线光谱，当白光通过气体时，才形成吸收光谱（暗线光谱）.③特征谱线：每种元素的原子只能发出某些具有特定波长的光谱线，这些光谱线叫做那种元素的特征谱线，线状谱和吸收谱都属于特征谱线.同种元素的线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线是一一对应的，通

7、常看到的吸收光谱中的暗线要比线状谱中的亮线要少一些.3.能级（1）定义：原子的不连续的能量状态叫做能级.（2）基态：原子最低能级所对应的状态叫做基态.（3）激发态：比基态能量高的状态叫激发态.4.玻尔理论对线状光谱的解释原子处于一系列不连续的能量状态中，当原子从高能级向低能级跃迁时会发射光子；当原子吸收光子时可从较低能级跃迁到较高能级.三、实物粒子与波德布罗意理论指出，每个物质粒子都伴随着一种波，这种波称为物质波，又称为概率波.德布罗意理论揭示了物质（包括光和电子）的统一性.德布罗意波波长公式为λ=式中

8、λ是波长，p是实物的动量，h是普朗克常量.德布罗意波的一个重要应用就是电子显微镜的发明.高手笔记1.经典理论“光的波动说”解释光电效应遇到的困难（1）光的波动说认为，光的能量由光的强度决定，光的强度又是由光的振幅决定的，跟频率无关，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都会使电子获得足够的能量产生光电效应，跟光的频率无关.这一点与实验结果矛盾.（2）波动理论不能解释光电子的最大初动能只与光的频率有关.（3）产生光电效应的时间极短，也跟波动理论