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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上波粒二象性知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一黑體與黑體輻射要點(diǎn)詮釋：1、熱輻射固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。對(duì)熱輻射的初步認(rèn)識(shí)：任何物體任何溫度均存在熱輻射。輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度而有所不同，這是熱輻射的一種特性。對(duì)于一般材料的物體，溫度越高，熱輻射的波長(zhǎng)越短、強(qiáng)度越強(qiáng)。物體在室溫時(shí)熱輻射的主要成分是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波，不能引起人的視覺(jué)。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱輻射中較短波長(zhǎng)的成分越來(lái)越強(qiáng)。例如投在爐中的鐵塊由于不斷加熱，鐵塊依次呈現(xiàn)暗紅、赤紅、橘紅等顏色，直至成為黃白色。熱輻射強(qiáng)度還與材料的種

2、類、表面狀況有關(guān)。熱輻射的過(guò)程中將熱能轉(zhuǎn)化為電磁能。2、黑體與黑體輻射能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。不透明的材料制成帶小孔的的空腔,可近似看作黑體。如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔，如圖所示，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個(gè)小孔就成為了一個(gè)絕對(duì)黑體。 對(duì)上圖中的空腔加熱，空腔內(nèi)的溫度升高，小孔就成了不同溫度下的導(dǎo)體，從小孔向外的輻射就是黑體輻射。 研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)表明黑體輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)。利用分光技術(shù)和熱電偶等設(shè)備就能測(cè)出它所輻射的電磁波強(qiáng)度按波

3、長(zhǎng)的分布情況。如下圖畫(huà)出了四種溫度下黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系： 從中可以看出，隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；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)。對(duì)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的解析：物體中存在著不停運(yùn)動(dòng)的帶電微粒，每個(gè)帶電微粒的振動(dòng)都產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生電磁輻射。人們很自然地要依據(jù)熱力學(xué)和電磁學(xué)的知識(shí)尋求黑體輻射的解釋。德國(guó)物理學(xué)家維恩在1896年、英國(guó)物理學(xué)家瑞利在1900年分別提出了輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的理論公式。維恩公式在短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)非常接近，在長(zhǎng)波區(qū)則與實(shí)驗(yàn)偏離很大；瑞利公式在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)驗(yàn)基本一致，但在短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重不符。而且當(dāng)波長(zhǎng)趨于零時(shí)，輻射竟變成無(wú)窮大，這顯

4、然是荒謬的。由于波長(zhǎng)很小的輻射處于紫外線波段，故而由理論得出的這種荒謬結(jié)果被認(rèn)為是物理學(xué)理論的災(zāi)難，當(dāng)時(shí)被稱為紫外災(zāi)難。為了得出同實(shí)驗(yàn)符合的黑體輻射公式，1900年底，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了能量子的概念。3、能量子輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量（稱為能量子）的整數(shù)倍，即：, 1, 2, 3, . n. n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。對(duì)于頻率為的諧振子最小能量為=h，其中是電磁波的頻率，h是一個(gè)常量，后被稱為普朗克常量，其值為h=6.6

5、26×10-34J·s。注意：宏觀世界中我們說(shuō)的能量值是連續(xù)的，而普朗克的假設(shè)則認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是分立的。借助于能量子的假設(shè)，普朗克得出了黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，如圖所示，與實(shí)驗(yàn)符合令人擊掌叫絕。 知識(shí)點(diǎn)二光電效應(yīng)要點(diǎn)詮釋：1、光電效應(yīng)現(xiàn)象在光（包括不可見(jiàn)光）的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象，叫光電效應(yīng)。光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子。光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流。研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖，陰極K和陽(yáng)極A 是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，K在受到光照時(shí)能夠發(fā)射光電子。電源加在K與A之間的電壓大小可以調(diào)整，正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)。

6、電源按圖示極性連接時(shí)，陽(yáng)極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成了光電流。利用這個(gè)圖示的電路就可以研究光電流和照射光的強(qiáng)度、光的頻率（顏色）等物理量之間的關(guān)系。2、光電效應(yīng)規(guī)律（1）存在著飽和光電流Is與入射光強(qiáng)度成正比。 a.在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增加，光電流趨于一個(gè)飽和值 b.入射光越強(qiáng)，飽和電流越大 如果用一定頻率和強(qiáng)度的單色光照射陰極K，改變加在A和K兩極間的電壓U，測(cè)量光電流I的變化，則可得如圖所示的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)表明：光電流I隨正向電壓U的增大而增大，并逐漸趨于其飽和值Is；而且飽和電流Is的大小與入射光強(qiáng)度成正比。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以解釋為，控制入射光的強(qiáng)度、頻率

7、不變時(shí)，從陰極K射出的電子的數(shù)目和初速度相同，當(dāng)增加電壓時(shí)射到陽(yáng)極A的電子的速度增大，根據(jù)Inqvs可知電流增大，但速度增大不能無(wú)限地增大，最大速度是光速，所以電流存在飽和值。當(dāng)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極K上所有逸出的光電子全部飛到了陽(yáng)極A上，即：Is= ne，其中n是單位時(shí)間內(nèi)陰極K上逸出的光電子數(shù)?？刂齐妷汉凸獾念l率不變，增大入射光的強(qiáng)度，n增大，飽和電流越大。因此光電效應(yīng)的上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以表述為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比。 （2）存在著遏止電壓和截止頻率a.當(dāng)所加電壓為零時(shí)，電流I并不為零只有施加反向電壓，電流才有可能為零由上圖可見(jiàn)，A和K兩極間的電壓為零時(shí)，

8、光電流并不為零，只有當(dāng)兩極間加了反向電壓U=-UC<0時(shí)，光電流I才為零，UC稱為遏止電壓(或截止電壓)。實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于一定顏色（頻率）的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的。光的頻率改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變。這表明光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，隨入射光頻率的增加而增加。b.當(dāng)入射光的頻率減小到某個(gè)值0時(shí)，即使不施加反向電壓也沒(méi)有光電流，表明已經(jīng)沒(méi)有光電子了當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值0時(shí)，UC減小到零，既不施加反向電壓也沒(méi)有光電流，這表明已經(jīng)沒(méi)有光電子了。若入射光頻率再降低，則無(wú)論光的強(qiáng)度多大，都沒(méi)有光電子產(chǎn)生，不發(fā)生光電效應(yīng)。這個(gè)由陰極金屬材料性質(zhì)決定的頻率0，稱為金屬的

9、截止頻率（或極限頻率）。不同的金屬極限頻率不同，對(duì)于同一種金屬，只有當(dāng)入射光頻率大于一定的極限頻率0時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)。結(jié)論：光電子的能量與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。不同金屬的極限頻率不同。（3）光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要入射光的頻率>0，無(wú)論光多么微弱，從光照射陰極到光電子逸出，這段時(shí)間不超過(guò)10-9s。光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間如此之短，通常稱它是瞬時(shí)發(fā)生的。3、波動(dòng)理論解釋光電效應(yīng)規(guī)律的疑難但是按照波動(dòng)理論，應(yīng)得出如下結(jié)論：光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏制電壓UC 應(yīng)該和光的強(qiáng)弱有關(guān)，但事實(shí)是在入射光的頻率相同

10、的情況下，改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度，遏制電壓不變；不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子就可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率，但事實(shí)上存在截止頻率，當(dāng)入射光的頻率小于截止頻率時(shí)，無(wú)論入射光多么強(qiáng)，都不會(huì)看到光電效應(yīng)；如果光很弱，按照經(jīng)典電磁理論估算，電子需要幾分鐘或者十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需要的能量，這些結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾。 眾多的疑難呼喚著新的思想，新的觀念，新的理論。知識(shí)點(diǎn)三愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程要點(diǎn)詮釋：1、新理論的誕生光子說(shuō)（1）背景普朗克在研究熱輻射規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，只有認(rèn)為電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份地進(jìn)行的，理論計(jì)算的結(jié)果才能和實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符。每一份能量叫做一

11、個(gè)能量子，每個(gè)能量子的能量為=h。 受普朗克的啟發(fā)，愛(ài)因斯坦認(rèn)為：光在空間傳播正向粒子那樣運(yùn)動(dòng)，這個(gè)粒子后來(lái)被稱為“光子”（2）內(nèi)容 空間傳播的光不是連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子，每個(gè)光子的能量為=h。（3）愛(ài)因斯坦的光子與普朗克的能量子的異同 相同點(diǎn)：都認(rèn)為能量是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份能量為=h。（能量量子化）不同點(diǎn)：普朗克認(rèn)為能量子仍以波的形式傳播；愛(ài)因斯坦認(rèn)為光子在空間的傳波向粒子一樣。注意：愛(ài)因斯坦的光子與牛頓的粒子有著本質(zhì)的不同。光子是只有能量而無(wú)靜止質(zhì)量的粒子，而牛頓的粒子是指實(shí)物粒子。2、光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋光是由一個(gè)個(gè)光子組成，被光子“打中”的電子，這個(gè)光

12、子的能量就全部給這個(gè)電子，而沒(méi)有被光子“打中”的電子，則一點(diǎn)能量也沒(méi)有獲得。得到能量的電子，動(dòng)能立即增大，而不需要積累能量的過(guò)程。如果這個(gè)能量足夠大，則電子就掙脫金屬的束縛而射出來(lái)，即產(chǎn)生光電效應(yīng)；如果這個(gè)能量不足以掙脫金屬的束縛，則不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。頻率一定時(shí)，光強(qiáng)越大，即光子的數(shù)目越多，獲得能量的電子也越多，即光電子的數(shù)目與光強(qiáng)成正比。3、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程（1）逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值當(dāng)光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中的某個(gè)電子全部吸收，電子吸收光子的能量后，動(dòng)能就增加了，如果電子的動(dòng)能足夠大，能夠克服內(nèi)部原子對(duì)它的引力，就可以離開(kāi)金屬表面逃逸出來(lái)，成為光電子

13、，這就是光電效應(yīng)。電子吸收光子的能量后可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，有的向金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，并不出來(lái)。向金屬表面運(yùn)動(dòng)的電子，經(jīng)過(guò)的路程不同，途中損失的能量也不同，因此從表面出來(lái)時(shí)的初動(dòng)能不同。只有直接從金屬表面出來(lái)的光電子才具有最大初動(dòng)能。這些光電子克服金屬原子的引力所做的功叫做逸出功。（2）光電效應(yīng)方程根據(jù)能量守恒定律，光電子的最大初動(dòng)能mvm2跟入射光子的能量h和逸出功W之間有如下關(guān)系：mvm2 = h- W這個(gè)方程叫愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程。對(duì)于一定的金屬來(lái)說(shuō)，逸出功W的值是一定的。所以入射光子的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能也越大。在入射光頻率一定時(shí)，如果入射光比較強(qiáng)，即單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)目多，產(chǎn)生

14、的光電子也多，所以光電流的飽和值也大。4、光電效應(yīng)的應(yīng)用利用光電效應(yīng)可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，動(dòng)作迅速靈敏，因此利用光電效應(yīng)制作的光電器件在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)和文化生活領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。光電管就是應(yīng)用最普遍的一種光電器件。光電管的類型很多，如圖所示為其中的一種。玻璃泡里的空氣已經(jīng)抽出，有的管里充有少量的惰性氣體。管的內(nèi)壁涂有逸出功小的金屬作為陰極。管內(nèi)另有一陽(yáng)極A。當(dāng)光照射到光電管的陰極K時(shí)，陰極發(fā)射電子，電路里就產(chǎn)生由a到b的電流。知識(shí)點(diǎn)四康普頓效應(yīng)要點(diǎn)詮釋：1、光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。2、康普頓效應(yīng)英國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石

15、墨對(duì)X射線的色散時(shí)，發(fā)現(xiàn)在色散的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。能不能把光看成波而解釋這個(gè)現(xiàn)象呢？不能，因?yàn)楣馐请姶挪?，入射光將引起物質(zhì)內(nèi)部帶電微粒的受迫振動(dòng)，振動(dòng)著的帶電微粒從入射光吸收能量，并向四周輻射。這就是散射光。散射光的頻率應(yīng)該等于入射光的頻率，因而散射光的波長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)應(yīng)該相同，不應(yīng)出現(xiàn)>0的散射光，綜上所述，若將入射光看成是波的話，那么散射光的波長(zhǎng)和入射光的波長(zhǎng)相同，不會(huì)出現(xiàn)>0的散射光，即經(jīng)典理論與實(shí)驗(yàn)事實(shí)出現(xiàn)了矛盾?？灯疹D用光子的概念十分成功地解釋了這種效應(yīng)，他的基本思想是，X射線不僅具有能量，也像其他粒子那樣，具有動(dòng)量，X射線的光子與晶體中的電子發(fā)生碰撞時(shí)，不僅要遵守能量守恒定律而且要遵守動(dòng)量守恒定律，求解這些方程，可以得出散射光波長(zhǎng)的變化量，理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)符合得很好。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地解釋了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了能量之外還具有動(dòng)量。3、光子的動(dòng)量一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對(duì)應(yīng)：E=mc2光子