能量量子化光的粒子性导学案_中学教育-高中教育.pdf

学习必备 欢迎下载 17.1-2 能量量子化 光的粒子性导学案 20XX 年 4月 25日 编写：杨洪涛 审阅：张四林【学 习 目 标】1.了解黑体辐射，能量子的的概念及提出的科学过程。2.通过观察辐射图象培养学生观察能力，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。3.了解光电效应及其实验规律、康普顿效应及其意义，知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。第一课时【自 主 学 习】一、黑体与黑体辐射 1、热辐射：一切物体都在辐射 _，这种辐射与物体的 _有关，因此叫做热辐射。2、黑体：能够完全吸收入射的各种 _而不发生 _物体叫做黑体。3、黑体辐射：(1)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 _ 有关。(2)随温度的升高，各种波长的电磁波的辐射强度都有 _；辐射强度的极大值向波长 _的方向移动。二、普朗克的能量量子化假说 1、能量量子化：黑体的空腔壁由大量振子（振动着的带电微粒）组成，其能量只能是某一最小能量值 的 _，当带电微粒辐射或吸收能量时，以这个最小能量值为单位 _地辐射或吸收。2、能量子：（1）定义：不可再分的最小能量值。（2）关系式：=h，是 _；h 是一个常量，后人称之为 _，其值为 h=_。3.与宏观世界对能量认识的比较：（以弹簧振子为例）对于弹簧振子的情况，我们说能量值学习必备 欢迎下载 是连续的；而普朗克的假设则认为微观粒子的能量是 _的，或说微观粒子的能量是_的。巩固练习 1.（2011 江苏）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是 2.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的？A.物体的长度 B.物体所受的重力 C.物体的动能 D.人的个数 3.光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是 400-760nm。400nm、760nm电磁辐射的能量子 的值是多少？（注：hc hv 其中 c 为光速，为波长）4.在一杯开水中放入一支温度计，开水静置室内，可以看到开水的温度是逐渐降低的。既然从微观的角度来看开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低呢？第二课时 三、光电效应现象及实验规律 1、光电效应现象：在光的照射下物体 _的现象，发射出来的电子叫做 _。概念及提出的科学过程通过观察辐射图象培养学生观察能力了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识了解光电效应及其实验规律康普顿效应及其意义知道爱因斯坦光电效应方程及其 够完全吸收入射的种而不发生物体叫做黑体黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关随温度的升高种波长的电磁波的辐射强度都有辐射强度的极大值向波长的方向移动二普朗克的能量量子化假说能量量子化黑体 最小能量值为单位地辐射或吸收能量子定义不可再分的最小能量值关系式是是一个常量后人称之为其值为与宏观世界对能量认识的比较以弹簧振子为例对于弹簧振子的情况我们说能量值学习必备欢迎下载是连续的而普朗克的假设则学习必备 欢迎下载 2、光电效应的实验规律（1）存在 _电流。在一定的光照条件下，随着所加电压的 _，光电流趋于一个饱和值，入射光越强，饱和电流 _，即入射光越强时，单位时间内发射的光电子数目 _。（2）存在着 _电压和 _频率。(a)只有施加 _电压且达到某一值时才会使光电流为零，这一电压称为 _电压，_ 电压的存在说明光电子具有一定的 _。初速度的上限 vc应该满足 _(b)实验表明，对一定颜色（频率）的光，无论光的强度如何，遏止电压都是一样的。光的频率 v 改变时，遏止电压 Uc也会改变。这表明 光电子的能量只与入射光的 _有关，而与入射光的 _无关（c)当入射光的频率减小到某一数值 vc时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了。Vc称为 _或 _.当 入射光的频率低于 _时不发生光电效应。不同的金属的截止频率不同。（3）光电效应具有 _。当入射光频率超过截止频率 0时，无论光怎样微弱，产生电流的时间不超过 _，光电效应几乎是瞬时的。3、使电子从金属中逸出所需做功的 _叫做这种金属的逸出功，不同金属的逸出功 _。巩固练习 1.在可见光范围内，哪种色光的光子能量最大？想想看，这种光是否一定最亮？为什么？2.在光电效应实验中（1）如果入射光的波长确定而强度增加，将产生什么结果？（2）如果入射光的频率增加，将产生什么结果？3.（2011上海）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是(A)改用频率更小的紫外线照射(B)改用 X 射线照射(C)改用强度更大的原紫外线照射(D)延长原紫外线的照射时间 4.（2011 广东）.光电效应实验中，下列表述正确的是 A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子 第三课时 四、爱因斯坦的光电效应方程 概念及提出的科学过程通过观察辐射图象培养学生观察能力了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识了解光电效应及其实验规律康普顿效应及其意义知道爱因斯坦光电效应方程及其 够完全吸收入射的种而不发生物体叫做黑体黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关随温度的升高种波长的电磁波的辐射强度都有辐射强度的极大值向波长的方向移动二普朗克的能量量子化假说能量量子化黑体 最小能量值为单位地辐射或吸收能量子定义不可再分的最小能量值关系式是是一个常量后人称之为其值为与宏观世界对能量认识的比较以弹簧振子为例对于弹簧振子的情况我们说能量值学习必备欢迎下载是连续的而普朗克的假设则学习必备 欢迎下载 1、光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的 _组成的，这些能量子被称为 _，频率为 的光的能量子为 h。2、光电效应方程：表达式：_或 _。意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 h，这些能量一部分用于克服金属的 _，剩下的表现为逸出后电子的_。五、康普顿效应 1、光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向 _的现象。2、康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长 0_的成分外，还有波长 _0的成分，这个现象叫做康普顿效应。3、康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的 _性的一面。光子的动量：p=_。【典型例题】铝的逸出功是 4.2ev，现将波长 200nm的光照射铝的表面。（1）求光电子的最大初动能（2）求遏止电压。（3）求铝的截止频率 针 对 训 练 1下列说法正确的是（）A 光子与光电子是同一种粒子。B光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒。C光具有粒子性又具有波动性，这种波是概率波，不是电磁波。D 宏观物体也有波动性，这种波就是机械波。2一束绿光照射某金属表面发生了光电效应，对此，以下说法正确的是（）A 若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变 B 如增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加 C 若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加 D 若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加 3如图所示是光电管应用的原理图，电路中产生了光电流，下列说法正确的是（）概念及提出的科学过程通过观察辐射图象培养学生观察能力了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识了解光电效应及其实验规律康普顿效应及其意义知道爱因斯坦光电效应方程及其 够完全吸收入射的种而不发生物体叫做黑体黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关随温度的升高种波长的电磁波的辐射强度都有辐射强度的极大值向波长的方向移动二普朗克的能量量子化假说能量量子化黑体 最小能量值为单位地辐射或吸收能量子定义不可再分的最小能量值关系式是是一个常量后人称之为其值为与宏观世界对能量认识的比较以弹簧振子为例对于弹簧振子的情况我们说能量值学习必备欢迎下载是连续的而普朗克的假设则学习必备 欢迎下载 A 入射光的强度越大，光电流就越大 B 入射光的强度越大，产生光电流越快 C 光电管两端的电压越高，光电流就越大 D 如果把图中电池的正负极交换，电路中一定没有电流 4、关于光的本性，下列说法中正确的是（）A 光电效应反映光的粒子性 B 光子的能量由光的强度所决定 C光子的能量与光的频率成正比 D 光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份光叫做一个光子 5、下列关于光电效应的说法正确的是（）A 若某材料的逸出功是 W，它的极限频率为 h/W B光电子的初速度和照射光的频率成正比 C光电子的最大初动能和照射光的频率成正比 D 光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大 6、一金属表面，受绿光照射时发射出电子，受黄光照射时无电子发射下列有色光照射到这金属表面上时会引起光电子发射的是（）A 紫光 B 橙光 C 蓝光 D 红光 7、用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大应（）A 改用红光照射 B 增大绿光的强度 C增大光电管上的加速电压 D 改用紫光照射 8、用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现在把人射光的条件改变，再照射这种金属 下列说法正确的是（）A 把这束绿光遮住一半，则可能不产生光电效应 B把这束绿光遮住一半，则逸出的光电子数将减少 C若改用一束红光照射，则可能不产生光电效应 D 若改用一束蓝光照射，则逸出光电子的最大初动能将增大 9、用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率变，而减弱光的强度，则（）A 逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变 B逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小 概念及提出的科学过程通过观察辐射图象培养学生观察能力了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识了解光电效应及其实验规律康普顿效应及其意义知道爱因斯坦光电效应方程及其 够完全吸收入射的种而不发生物体叫做黑体黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关随温度的升高种波长的电磁波的辐射强度都有辐射强度的极大值向波长的方向移动二普朗克的能量量子化假说能量量子化黑体 最小能量值为单位地辐射或吸收能量子定义不可再分的最小能量值关系式是是一个常量后人称之为其值为与宏观世界对能量认识的比较以弹簧振子为例对于弹簧振子的情况我们说能量值学习必备欢迎下载是连续的而普朗克的假设则学习必备 欢迎下载 C逸出的光电子数木变，光电子的最大初动能减小 D 光的强度减弱到某一数值，就没有光电子选出了 10、某金属受到频率为1=7.0 1014 Hz的紫光照射时，释放出来的光电子最大初动能是 0.69 eV，当受到频率为2=11.8 1014 Hz 的紫外线照射时，释放出来的光电子最大初动能是 2.69 eV.求：（1）普朗克常量；（2）该金属的逸出功和极限频率.答案：1、B 2、C 3、A 4.ACD 5.AD 6.AC 7.D 8.BCD 9.A 10.6.67 10-19J.S,3.6 10-19 J,.37 1014 HZ 课后提高练习 1.（2011 全国理综）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功 为 _。若用波长为（0）单色光做实验，则其截止电压为 _。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为 e，c 和 h 2.（2011 福建）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能kmE与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是 _。（填选项前的字母）A.逸出功与有关 B.kmE于入射光强度成正比 C.0时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 3.金属 A 在一束绿光照射下恰能发生光电效应，现用紫光或红光照射时，能否发生光电效应？紫光照射 A、B 两种金属都能发生光电效应时，为什么逸出金属表面的光电子的最大速度大小不同？概念及提出的科学过程通过观察辐射图象培养学生观察能力了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识了解光电效应及其实验规律康普顿效应及其意义知道爱因斯坦光电效应方程及其 够完全吸收入射的种而不发生物体叫做黑体黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关随温度的升高种波长的电磁波的辐射强度都有辐射强度的极大值向波长的方向移动二普朗克的能量量子化假说能量量子化黑体 最小能量值为单位地辐射或吸收能量子定义不可再分的最小能量值关系式是是一个常量后人称之为其值为与宏观世界对能量认识的比较以弹簧振子为例对于弹簧振子的情况我们说能量值学习必备欢迎下载是连续的而普朗克的假设则