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选修3-5知识点第十七章波粒二象性17.1能量量子化一、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。物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的視觉。当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。2、热辐射的特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。3、黑体：物体表面能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。一些物体在光线照射下看起来比较黑，那是因为它吸收电磁波的能力较强，而反射电磁波的能力较弱。4、黑体辐射：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。二、黑体辐射的实验规律1、从中可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的强度有所增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。2、维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大。3、瑞利公式在长波区与实実验基本一致，但在短波区与实验严重不符，不但不符，而且当趋于0时，辐射强度竟变成无穷大，这显然是荒谬。三、能量子1、ε叫能量子，简称量子，能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。2、普朗克常量：对于频率为ν的能量子最小能量：ε=hνh=6.62610-34J/s。——普朗克常量17.2光的粒子性光是电磁波：光的干涉、衍射现象说明光是波。一、光电效应的实验规律1、光电效应：即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子叫光电子。2、研究光电效应的电路图：①K在受到光照时能够发射光电子汗，②光电子在UAK电场作用下形成光电流，③阳极A吸收阴极K发出的光电子。3、存在着饱和电流：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。4、存在着遏止电压和截止频率①使光电流减少到0的反向电压称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度。②入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。③入射光强度决定着:单位时间内发射出来的电子数（光电子）。④入射光的频率（颜色）决定着能否发生光电效应和发生光电效应时光电子的最大初动能。⑤光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。5、光电效应具有瞬时性。二、光电效应解释中的疑难1、逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。①金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。2、光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。3、经典理论无法解释光电效应的实验结果三、爱因斯坦的光电效应方程1、爱因斯坦的光量子假设：在空间传播的光也不是连续的，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能量子组成。频率为v的光，一个光子的能量为E=hν。2、爱因斯坦的光电效应方程一个电子吸收一个光子（瞬时性）的能量hν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，。——光电子最大初动能3、爱因斯坦的光电效应的解释4、光电效应理论的验证：密立根①光子像其他粒子一样，也具有能量。光电效应显示了光的粒子性。②光子：指在空间传播时的每一份能量，光子不带电。③光电子：是金属表面受到光照射时发生的电子，其本质是电子。④光子是光电效应的因，光电子是果。四、康普顿效应1、光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。2、康普顿效应，原因：是能量有损失，导致波长变长。3、散射光：由于光是电磁振动的传播，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向四周辐射。4、康普顿的解释①在散射中能量和动量守恒②光子除了具有能量之外还具有动量。③证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。五、光子的动量①爱因斯坦光电效应（光照金属表明实验）：表明光子具有能量②康普顿效应（光的散射实验）：表明光子具有动量17.3粒子的波动性一、光的波粒二象性大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。hhph架起了粒子性与波动性之间的桥梁二、粒子的波动性：一切实物粒子也具有波动性。即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,如一个质量为m的实物粒子以速率v运动时,即具有以能量ε和动量p所描述的粒子性，同时也具有以频率v和波长λ所描述的波动性。为德布罗意波长与实物粒子相联系的波称为物质波。三、物质波的实验验证：利用波的衍射和干涉进行验证，通过晶体规则排列的物质微粒。1、伦琴射线衍射实验2、电子衍射实验3、电子双缝实验宏观物体的波长太短,到现在为止，我们无法观察到宏观物体的波动性。宏观物体的波动性不必考虑，只考虑其粒子性。17.4概率波一、经典的粒子和经典的波1、经典的粒子的基本特征：①粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量②粒子的运动遵从牛顿第二定律③粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。2、经典的波的基本特征：①在空间具有弥散性②具有一定的频率、波长具有时空的周期性二、概率波：个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。1、从光子的概念上看，光波是一种概率波。2、对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的德布罗意波也是概率波。17.5不确定性关系一、不确定关系：微观粒子的运动已经不再遵守牛顿运动定律，位置、动量等具有不确定量（概率）。①狭缝的宽度代表粒子位置不确定范围。②中央亮条的宽度代表粒子动量不确定范围。1、不确定关系的物理意义和微观本质（1）物理意义：微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量越小，动量的不确定量就越大，反之亦然。（2）微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。2、不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动。3、不确定关系是自然界的一条客观规律，不是测量技术和主观能力的问题。二、物理模型与物理现象①力学中质点和电学中点电荷②匀速直线运动和自由落体运动③碰撞和爆炸量子力学在波粒二象性和不确定关系上建立起来。