浙江2019年高中物理第十七章波粒二象性第1、2节能量量子化光的粒子性讲义（含解析）新人教版

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1、能量量子化光的粒子性黑体与黑体辐射、能量子[探新知·基础练]1．黑体辐射(1)热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。(2)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。(3)一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。(4)黑体辐射的实验规律：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，如图所示。①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。2．能量子(1)定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最

2、小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。(3)能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．在自然界中能量都是量子化的。(×)2．黑体是一种理想模型，自然界不存在。(√)[释疑难·对点练]1．对黑体的理解(1)黑体实际上是不存在的，只是一种理

3、想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔就可以模拟一个黑体，如图所示。这是因为从外面射来的电磁波，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，在多次反射过程中，外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收，最终不能从空腔射出。(2)黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看做黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当做黑体来处理。(3)黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。(4)一般物体和黑体的热辐

4、射、反射、吸收的特点热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。热辐射特点吸收、反射的特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关黑体辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射2．普朗克理论(1)借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝。(2)普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能

5、量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。[试身手]1．氦氖激光器发射波长为6328Å的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18mW，则每秒发射多少个光子？解析：根据爱因斯坦光子学说，光子能量ε＝hν，而λν＝c，所以：ε＝＝J≈3.14×10－19J。因为发光功率已知，所以1s内发射的光子数为：n＝＝个≈5.73×1016个。答案：3.14×10－19J　5.73×1016个光电效应[探新知·基础练]1．光电效应照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。2．光电子光电效应中发射出来的电子。3

6、．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。(3)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的，从光照射到产生光电流的时间不超过10－9s。4．逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值叫做这种金属的逸出功。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．光电子就是光子。(×)2．只要光强度足够强，任何金

7、属都能发生光电效应。(×)3．极限频率越大的金属材料逸出功越大。(√)[释疑难·对点练]正确理解光电效应中的五组概念1．光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。2．光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的

8、初动能小于或等于其最大初动能。3．光子的能量与入射光的强度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。入射光的