高中物理竞赛____原子物理导学

第十七章波粒二象性学科17．1能量量子化：物理学的新纪元学科网导学案11编制：审核：包科领导签字：___________【使用说明】1.依据学习目标认真自学，独立完成“自主学习”，疑点用红笔做好标记。2.认真完成学案内容，参考课本修改做过的“自主学习”。【学习目标】1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射学科网2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系学科网3．了解能量子的概念学科网【重点】能量子的概念学科网【难点】黑体辐射的实验规律【自主学习】一、热辐射现象学科网1.什么是热辐射？2.热辐射有什么特点？学科所辐射电磁波的特征与有关。学科网例如：铁块温度升高科网从看不出发光到暗红到橙色到黄白色学科网从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。学科网二、黑体除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。学科网概念：能的物体，称为绝对黑体，简称黑体。学科网不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。学科网2．黑体辐射的实验规律学科网如图所示：学科网黑体热辐射的强度与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有，另一方面，辐射强度的极大值向波长较的方向移动。学科网在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。学科网三、能量子：超越牛顿的发现学科网利用已有的理论解释黑体辐射的规律，导致了荒谬的结果。必然会促使人们去发现新的理论。这就是能量子概念。学科网1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：振动的带电微粒的能量只能某一最小能量（称为）的整数倍，即：ε，1ε，2ε，3ε，...nε，对于频率为ν的电磁波的最小能量ε=。探究：什么是“量子化”？【当堂总结】【当堂检测】教材30页1-3题黑体模型第十七章：波粒二象性第二节光的粒子性导学案11编制：审核：包科领导签字：___________【使用说明】1.依据学习目标认真自学，完成“自主学习”，疑点用红笔做好标记。2.认真完成学案内容，熟练掌握光电效应方程的应用。【学习目标】1、通过实验了解光电效应的实验规律‘2、知道爱因斯坦光电效应方程以及意义【重点】光电效应的实验规律.【难点】爱因斯坦光电效应方程以及意义【自主学习】提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，见课件。）21世纪教学生回顾、思考，并回答。21世纪教育网1、教师：实验演示30页。（课件辅助讲述）21世纪教育网用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。21世纪教育网⑴用弧光灯照射锌板时，验电器的指针为什么会张开？⑵如果在用丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大，这又说明了什么？21世纪教育网结论：上述实验说明了什么？什么叫光电效应？17.2-12、光电效应的实验规律（1）光电效应实验21世纪教育网如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----。21世纪教育网光电子在电场作用下形成。17.2-2①为什么要加反向电压？不加反向电压电路中有电流吗？②如果保持光照条件不变，逐渐加大两级之间的电压，电流会怎样变化呢？③当所加的电压为零时，电流并不为零，如果阴极接电源的正极，阳极接电源的负极，电流能否为零？此时所接的反向电压叫什么电压？你能得到它的公式吗？④加了遏止电压后，如果在增大入射光的强度，电路中会有光电流吗?减弱光的强度，遏止电压会减少吗？实验结论：遏止电压：光电子的能量只与有关，而与无关。截止频率：。【猜想与假设】①既然光电子的能量只与有关，而与无关。那么电子是怎样吸收入射光的能量的呢？②如果入射光的频率超过截止频率，做两次实验，第一次用很弱的光照射，第二次用很强的光照射，请问哪一次光电子从锌板跑出来的时间长些？③可实验的结果又是怎样的呢？结论：效应具有性，发生光电效应几乎不需要。3、光电效应解释中的疑难？（按照经典电磁理论的结论与实验结果有哪些矛盾？你认为是什么矛盾？看书总结）①②4、爱因斯坦的光量子假设(爱因斯坦又是如何解决了这些矛盾的？)①②③【跟踪练习】跟踪练习：34页的1-4题1、2、3、4、【当堂总结】【当堂检测】1光电效应实验的装置如图所示，用弧光的灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。则下面说法中正确的是()A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷2入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．选出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D．有可能不发生光电效应3一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法中正确的是()A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电予最大初动能增加C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加4已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v。，则下列说法正确的是()A．当用频率为2v。的单色光照射该金属时，一定能产生光电予B．当用频率为2v。的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hv。，C．当照射光的频率v大于v。时，若v增大，则逸出功增大D．当照射光的频率v大于v。时，若v增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍5用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。在这两个过程中，对下列四个量，一定相同的是，可能相同的是，一定不相同的是。A。光子的能量B．金属的选出功C。光电子动能D。光电子最大初动能6已知金属铯的极限波长为0．66μm，用0．50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳?铯金属的逸出功为多少焦耳？网21世纪教育网21世纪教育第十七章：波粒二象性第三节光的波动性导学案12编制：审核：包科领导签字：___________【使用说明】1.依据学习目标认真自学，完成“自主学习”，疑点用红笔做好标记。2.认真完成学案内容，对学案中需要注意地方加以更正。【学习目标】1、了解光的波粒二象性．2、了解粒子的波动性．3、培养学生的观察、分析能力，培养学生严谨的科学态度，正确地获取知识的方法。【重点难点】1、重点：粒子波动性的理解2、难点：对德布罗意波的实验验证【自主学习】自主学习1：光的波粒二象性的联系（1）、E=hν为什么说光子说不否定波动性？（2）、光子的动量和光子能量的比较：p=h与ε=hν自主学习2：粒子的波动性（1）、德布罗意波（2）、一切实物粒子都有波动性，哪些实物粒子都具有波动性呢？后来，大量实验都证实了：、、、等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。提示：估计一个中学生的质量m≈50kg，百米跑时速度v≈7m/s计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。所以，宏观物体只表现出粒子性。可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。德布罗意公式成为揭示微观粒子波－粒二象性的统一性的基本公式，1929年，DeBroglie因发现电子波而荣获Nobel物理学奖。自主学习3、物质波的实验验证G.P.汤姆孙电子衍射实验1927年汤姆孙观察了电子束透过多晶薄片的衍射现象.1961年,C.约恩孙让电子束通过单缝、多缝的衍射图样.合作探究：1、光的波动性与粒子性的统一，相互之间并不是独立的，你是如何理解的？2、从微观的角度你该如何理解光的波动性和粒子性？如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：nmmvh25103.1如电子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：nmmvh2104.1太小测不到！X射线波段如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：nmmvh25103.1如电子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：nmmvh2104.1太小测不到！X射线波段KDMP跟踪练习：教材40页1-31、2、3、课堂总结当堂检测：1.下列实验中,能证实光具有粒子性的是()A.光电效应实验B.光的双缝干涉实验C.光的圆孔衍射实验D康普顿效应实验2.在下列现象中,说明光具有波动性的是()A.光的直线传播B.光的衍射C.光的干涉D.光电效应3.若某光谱线的波长为λ,则此光谱线中光子的()A.频率为λ/cB.能量为hcC.动量为h/λD.质量为ch4.科学研究表明：能最守恒和动量守恒是自然界的普遍规律从科学实践的角度来看,迄今为止,人们还没有发现这些守恒定律有任何例外相反,每当在实验中观察到似乎是违反守恒定律的现象时,物理学家们就会提出新的假设来补救,最后总是以有新的发现而胜利告终如人们发现,在两个运动着微观粒子的电磁相互作用下,两个粒子的动量的矢量和似乎是不守恒的这时物理学家又把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了.现将沿一定方向运动的光子与一个原来静止的自由电子发生碰撞,碰后自由电子向某一方向运动,而光子沿另一方向散射出去这个散射出去的光子与入射前相比较()A.速率增大B.波长增大C.频率增大D.能量增大补充练习：练习册44页1-11第十七章：波粒二象性第四节概率波导学案13编制：审核：包科领导签字：___________【使用说明】1.依据学习目标认真自学，完成“自主学习”，疑点用红笔做好标记。2.认真完成学案内容，熟练掌握交变电流的产生和变化规律。【学习目标】1．了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．2．了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．3．了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性．4．了解光波和物质波都是概率波．【重点难点】重点：对量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解．难点：人类对光的本性的认识的发展过程．【自主学习】1、知识回顾（1）、光的波粒二象性说明光既具有性，又具有性。（2）、德布罗意波，又叫波，是指其波长的表达式是。（3）、光电效应和康普顿效应证实了光具有性，而光的干涉和衍射说明光具有性，因此，我们说光既具有性，有具有性，即光具有性。2、学生自己看书，完成下列问题。（1）、在经典的物理学的观念中，粒子有一定的、、有的还具有性。它们的运动遵从，因此，任意时刻的确定的以及时空中确定的，是经典物理学中粒子运动的基本特征，而经典的波其特征是具有和也就是具有时空的。（2）、光的波动性不是光子之间的引起的，而是光子的性质。3、[合作探究]：（1）、（问题）：从课本上电子的干涉条纹的甲、乙、丙的三个图中，你是怎样理解物质波也是概率波的？（2）、一个光子通过狭缝后落在哪一点是不确定的，但光子在空间出现的概率可以通过确定，所以从光子的概念上看，光波是一种波。（3）、对于电子和其他微观粒子，同样具有性，与它们相联系的物质波也是波，也即单个粒子的位置是的，但在某点附近出现的概率的大小可以由的规律确定。（4）、通过电子干涉实验的现象表明：个别粒子的行为表现为性，大量粒子的行为表现为性，波长越长的越容易表现出性，频率越高的越容易表现出性。[典型例题]：下列说法正确的是：A、光波是一种概率波B、光波是一种电磁波C、单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的