《2021-2022年新教材高中物理 第5章 初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波 4 初識(shí)光量子與量子世界課件 魯科版必修第三冊(cè).ppt-匯文網(wǎng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2021-2022年新教材高中物理 第5章 初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波 4 初識(shí)光量子與量子世界課件 魯科版必修第三冊(cè).ppt-匯文網(wǎng)（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第4節(jié)初識(shí)光量子與量子世界,課前自主學(xué)習(xí),一、光的量子化1.光的微粒學(xué)說(shuō)和光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)_是光的微粒學(xué)說(shuō)的創(chuàng)始人。他認(rèn)為，光是從光源射出的具有高速度的粒子流。荷蘭物理學(xué)家惠更斯認(rèn)為光和水一樣，也是一種_，叫_。2.光的電磁說(shuō)。19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋創(chuàng)立的經(jīng)典電磁場(chǎng)理論揭示出“光是一種_”。,牛頓,波,光波,電磁波,3.光電效應(yīng)(1)19世紀(jì)末，人們發(fā)現(xiàn)用光照射金屬會(huì)使金屬發(fā)射出電子，這種現(xiàn)象叫_。(2)愛(ài)因斯坦在解釋光電效應(yīng)時(shí)，受普朗克量子假說(shuō)的啟發(fā)提出了_假說(shuō)，認(rèn)為光的發(fā)射、傳播和接收都是以一份份光子的形式進(jìn)行的。(3)1916年，美國(guó)物理學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)精確證實(shí)了愛(ài)因斯坦給出

2、的光電效應(yīng)定律。(4)1923年，康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了_的正確性，光量子概念開(kāi)始為人們所接受。(5)光量子被正式命名為_(kāi)。,光電效應(yīng),光量子,光量子假說(shuō),光子,4.光的波粒二象性(1)光既具有_特性，又具有_特性，即具有波粒二象性。(2)光在一定的條件下，突出地表現(xiàn)出微粒性，實(shí)質(zhì)為不連續(xù)性；在另一些條件下，又突出地表現(xiàn)出波動(dòng)性。,波動(dòng),粒子,二、初識(shí)量子世界1.光的量子說(shuō)(1)德國(guó)物理學(xué)家_最早提出量子假說(shuō)，開(kāi)創(chuàng)了量子理論的新時(shí)代。(2)量子說(shuō)內(nèi)容：量子假說(shuō)認(rèn)為，物質(zhì)輻射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量單位的整數(shù)倍。E=n(n=1、2、3)輻射是由一份份的能量組成的，就像物質(zhì)是由一個(gè)個(gè)原

3、子組成的一樣。一份能量就是一個(gè)量子，量子的能量與頻率成正比。式中h=6.62617610-34 Js，這是普朗克引進(jìn)的一個(gè)物理普適常量，稱(chēng)為普朗克常量。,普朗克,2.量子的應(yīng)用量子理論不僅改變了人類(lèi)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其相互作用的理解，還為電子掃描隧道顯微鏡，_等現(xiàn)代技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，量子理論應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)，還使計(jì)算機(jī)朝著更小更快的方向發(fā)展。,量子保密通訊,主題一光的量子化【歷史情境】,課堂合作探究,【問(wèn)題探究】(1)在歷史情境中展示的科學(xué)家，他們對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)提出什么學(xué)說(shuō)？提示：牛頓提出了光的微粒說(shuō)；惠更斯提出了光的波動(dòng)說(shuō)；麥克斯韋提出了光的電磁說(shuō)；愛(ài)因斯坦提出了光的量子說(shuō)。(2)光的微粒說(shuō)和光的

4、波動(dòng)說(shuō)主要內(nèi)容是什么？提示：光的微粒說(shuō)認(rèn)為光是從光源射出的具有高速度的粒子流，光的微粒說(shuō)可以解釋光的反射、光的顏色；光的波動(dòng)說(shuō)認(rèn)為光像水波一樣，也是一種波，能成功解釋光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象。,(3)牛頓的光的微粒說(shuō)與愛(ài)因斯坦的光的量子說(shuō)是一樣的嗎？提示：牛頓的光的微粒說(shuō)與惠更斯的光的波動(dòng)說(shuō)是相互對(duì)立的，愛(ài)因斯坦的光的量子說(shuō)提出的背景是光的電磁說(shuō)在解釋光電效應(yīng)遇到困難后才提出來(lái)的。,【結(jié)論生成】1.光的微粒說(shuō)和光的波動(dòng)說(shuō)(科學(xué)思維),2.光的本性學(xué)說(shuō)的發(fā)展歷程(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任),【典例示范】下面關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，不正確的是()A.大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果

5、往往顯示出粒子性B.頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動(dòng)性越顯著C.光在傳播時(shí)往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，光在跟物質(zhì)相互作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性D.光不可能同時(shí)既具有波動(dòng)性，又具有粒子性,【解析】選D。光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，大量的光子波動(dòng)性比較明顯，個(gè)別光子的粒子性比較明顯，故A正確；在光的波粒二象性中，頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動(dòng)性越顯著，故B正確；光在傳播時(shí)往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，光在跟物質(zhì)相互作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性，故C正確；光的波粒二象性是指光有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn)為粒子性，二者是統(tǒng)一的，故D錯(cuò)誤。,【探究訓(xùn)練】1.能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()A.能量的連續(xù)

6、經(jīng)典理論B.普朗克提出的能量量子化理論C.惠更斯的波動(dòng)說(shuō)D.牛頓提出的能量微粒說(shuō),【解析】選B。根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到滿意的解釋?zhuān)蔬xB。,2.下列各種敘述中，符合物理學(xué)史實(shí)的是()A.康普頓效應(yīng)證明了光具有波動(dòng)性B.美國(guó)物理學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)精確證實(shí)了愛(ài)因斯坦提出的光電效應(yīng)定律C.普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說(shuō)D.光電效應(yīng)現(xiàn)象是愛(ài)因斯坦首先發(fā)現(xiàn)的,【解析】選B。康普頓效應(yīng)證明了光具有粒子性，不能證明光具有波動(dòng)性，A錯(cuò)誤；美國(guó)物理學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)精

7、確證實(shí)了愛(ài)因斯坦提出的光電效應(yīng)定律，B正確；愛(ài)因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說(shuō)，C錯(cuò)誤；光電效應(yīng)是由赫茲首先發(fā)現(xiàn)的，D錯(cuò)誤。,主題二 量子世界【問(wèn)題探究】(1)普朗克量子假說(shuō)提出的背景是什么？提示：經(jīng)典電磁理論難以正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的情況下提出的。(2)普朗克量子假說(shuō)主要內(nèi)容是什么？提示：物質(zhì)輻射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量單位的整數(shù)倍。E=n(n=1，2，3，)輻射是由一份份的能量組成的，就像物質(zhì)是由一個(gè)個(gè)原子組成的一樣。一份能量就是一個(gè)量子，量子的能量與頻率成正比。=h式中h=6.62617610-34 Js，這是普朗克引進(jìn)的一個(gè)物理普適常量，稱(chēng)為普朗克常量。,(3

8、)彈簧振子的能量、樓梯的臺(tái)階哪一個(gè)是連續(xù)的、哪一個(gè)是不連續(xù)的？提示：彈簧振子的能量是連續(xù)的，樓梯的臺(tái)階是不連續(xù)的。,【結(jié)論生成】1.量子論的發(fā)展歷程(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)冶金工業(yè)的發(fā)展、對(duì)恒星研究的需要促進(jìn)了對(duì)黑體輻射問(wèn)題的研究，并發(fā)現(xiàn)黑體輻射的規(guī)律，但是經(jīng)典電磁理論難以正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，為此普朗克提出量子假說(shuō)并得出黑體輻射按波長(zhǎng)分布的公式，理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全符合。,2.能量量子化(物理觀念)(1)振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)也是以這個(gè)能量值為單位一份一份地進(jìn)行，這個(gè)不可再分的最小能量值叫作量子化。,(2)物體(帶電微粒)輻射電磁波或者物

9、體(帶電微粒)吸收電磁波時(shí)，輻射或者吸收的能量也是以為單位一份一份地輻射或吸收的。E=n，叫作能量子，簡(jiǎn)稱(chēng)量子；n 為量子數(shù)，n 只能取為正能量的量子化 (3)電磁波最小能量為 =h (是電磁波的頻率，h稱(chēng)之為普朗克常量，h=6.62610-34 Js ),【典例示范】在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長(zhǎng)6.410-7 m，每個(gè)激光脈沖的能量1.510-2 J。求每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目。(已知普朗克常量h=6.6310-34 Js ，光速c=3108 m/s，計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字),【解析】光子的能量為：= =3.110-19 J每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目為：n= =51016個(gè)答案：51

10、016個(gè),【探究訓(xùn)練】1.(多選)關(guān)于對(duì)普朗克能量子假說(shuō)的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一能量值B.帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C.能量子與電磁波的頻率成正比D.這一假說(shuō)與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的,【探究訓(xùn)練】1.(多選)關(guān)于對(duì)普朗克能量子假說(shuō)的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一能量值B.帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C.能量子與電磁波的頻率成正比D.這一假說(shuō)與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的,2.以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的()A.物體的長(zhǎng)度B.人的個(gè)數(shù)C.物體的動(dòng)能D.物體所受的重力【解析】選B。人的個(gè)數(shù)是“量子化”的；而物體的長(zhǎng)度、物體的動(dòng)能以及物體所受的重力，都不是“量子化”的，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】光子的能量與其()A.頻率成正比B.波長(zhǎng)成正比C.速度成正比D.速度平方成正比【解析】選A。根據(jù)光子的能量公式：E=h= ，可知，光子的能量與其頻率成正比，與波長(zhǎng)成反比，與速度無(wú)關(guān)。故A正確。,【課堂小結(jié)】,