选修35波粒二象性原子结构原子核知识小结.docx

第17章《波粒二象性》知识小结
考点93、普朗克能量子假说黑体和黑体辐射
引言：历史背景——19世纪末，人们认为经典物理学已形成完整体系，只剩下修补、完善工作。但仍存在光速问题和黑体辐射问题。（前者引发了相对论，后者引发了量子力学）另：光的干涉、衍射实验已证实光是一种波，光的偏振实验已证实光是横波，并由物理学家麦克斯韦预言、由赫兹实验证实光是电磁波。
1、黑体与黑体辐射
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（还与材料的种类和表面状况有关），这种现象叫热辐射；规律：当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。除热辐射外，物体的表面还会吸收和反射电磁波。
②黑体、黑体辐射：黑体是指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；黑体辐射的特点：辐射的电磁波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：a、当温度升高时，各种波长的电磁波的辐射强度都增加；
b、当温度升高时，辐射强度的最大值向波长较短（即频率较大）的方向移动。
④经典理论解释的困难：在经典理论解释中有两个人的研究较出色，但都存在缺陷。维恩公式：在短波区与实验非常接近，而长波区与实验偏离很大；瑞利公式：在长波区与实验基本一致，而短波区与实验严重不符，不但不符，而且当波长趋于0（即频率很大）时，辐射强度趋于无穷大——史称“紫外灾难”。
2、能量子（普朗克）
①内容：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，其辐射或吸收的能量也只能以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收。这个不可再分的最小能量值叫能量子。
★★1900年普朗克能量子假设重点强调微观粒子的能量是不连续的，即电磁波在吸收和辐射时是一份一份的，但没有指明电磁的传播是不连续的，另外真正说明物质世界量子性质的科学家是爱因斯坦。能量子公式：ε＝hn（式中h叫普朗克常量，是电磁波的频率）。振动着的带电微粒的能量：E＝nhn（n叫量子数，为自然数），在宏观世界中，通常认为能量是连续的，而微观世界中能量是分立的。
②能量子理论对黑体辐射实验规律的解释实验符合很好。
考点94、光电效应（康普顿效应）
1、光电效应——说明光具有粒子性，赫兹发现了光电效应，爱因斯坦解释了光电效应。
①实验及现象：用弧光灯照射原来不带电的锌板，发现验电器指针偏转，经检验验电器带正电，说明锌板带正电。其原因是：锌板在紫外线照射下放出了电子（也叫光电子），这种现象叫光电效应。
★★现行教材将实验过程改为：“用紫外线灯照射原来带负电的锌板，发现验电器指针先闭合再张开”，这样做的是为了强调电子从锌板表面逸出。
②光电效应的实验规律：a、实验装置——见课本P31图17.2－2
图中阴极板为易产生光电效应的材料，若图中A极电势高，则它将使光电子加速，对应电压称之为正向电压；若图中A极电势低，则它将使光电子减速，（与使光电子恰好末到达A极相对应的电压称之为遏制电压，此电压可用于计算光电子的最大初动能，计算式为mev2/2=eUc）。无论哪一种情形，判断光电子是否到达A极都是利用电流表。
b、光电效应的实验规律：EKm=hn-W0逸出功W0=hnc最大初动能EKm=mVm2/2
①每种金属都有对应的和W0，入射光的频率大于金属极限频率才能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。
③入射光频率一定时，光电流强度与入射光强度成正比。在入射光频率、光强一定的情况下，当正向电压增加一定程度时，光电流的值将保持不变，此电流称为饱和电流。
④光电子的发射时间一般不超过10－9秒，与频率和光强度无关。
③经典理论解释光电效应规律的困难：经典电磁理论只能解释上述光电效应规律中的部分规律。关键问题是经典电磁理论中电磁波的强度（单位时间内的能量）由振幅决定，而与频率无关（错误的）。
④爱因斯坦的光电效应方程：受普郎克能量子理论的影响，爱因斯坦提出了光子说，其内容是：电磁波的传播不是不连续的，而是一份一份的，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成，每一份称之为光子，其能量的计算式为ε＝hn。爱因斯坦的光电效应方程为：EK=hn-W0；其中求截止频率的方法是：nc=W0/h。
光子说对光电效应规律的解释：一个电子从“效果”上讲只能接收一个光子；在入射光频率一定时，入射光增强，意味着单位面积、单位时间内的光子数增多。
请弄懂课本P34例题.
2、康普顿效应：说明光具有粒子性
①实验与现象：X射线（由原子内层电子受激发产生）穿过石墨晶体时，除了与入射波长相等的成分外，还有大于原波长的成分的现象叫康普顿效应。
②研究表明：光子除了具有能量外，还应具有动量。这进一步说明了光的粒子性。
③光子的动量表达式：p＝h/λ
考点95、光的波粒二象性物质波（概率波）（P37~42）
1、光的波粒二象性
光