一量子论初步.ppt

量子论初步,一.演示实验---------光电效应1.实验过程2.实验现象:用弧光灯(紫外线) 照射锌扳,验电器的指针张开, 表明锌板带电(正电)了.3.光电效应: 在光的照射下物体 发射电子的现象.叫做光电效应.发射出来的电子叫做光电子二.产生光电效应的条件1.用光的波动理论解释……但,用白光去照射锌板时不产生光电效应.2.研究光电效应时的新发现:a.对各种金属都存在极限频率和极限波长,若入射光的频率低于极限频率,无论光多么强照射时间多么长,都不会发生光电效应;若入射光的频率高于极限频率,即使光不强,时间再短,也会发生光电效应.------与光的波动理论发生矛盾.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,弧光灯,锌板,验电器,,,,,,×,极限频率:ν0------使某一金属发生光电效应的入射光的最低频率.极限波长:λ0---- 由c＝λν. 得λ0＝c/ν0 (ν为电磁波的频率)b.光电效应的瞬时性.发生光电效应时,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光电子的产生都几乎是瞬时的,不超过10－9 s.三.光子. 1.普朗克的量子说要点:a.认为电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份进行的,这样的一份能量叫做能量子(微观世界中的量不连续性)例如:电荷量Q＝± n e (n＝1.2.3……) 其中e＝1.6×10－19 Cb.普朗克认为每一份能量等于hν. h是一个常量,叫做普朗克常量.且h＝6.63×10－34 J·S,2.光子.a.在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做光量子,简称光子,其能量E＝hν (ν为光的频率)b.爱因斯坦提出的光子概念不同于牛顿为代表的光的微粒说,光子不再是小球那样的实物粒子,我们叫它能量包.c. 据E＝hν,每个光子 的能量只决定于光的频率,频率一定,光的强度大,意味着光子的数目多.四.光子说对光电效应的解释:1.金属中的电子对于光子的吸收十分迅速,若ν＞ ν0,则电子几乎不需要时间就可以发射出来,这 就是光电效应的瞬时性.2.若ν＜ ν0, 则电子 吸收光子能量后不能发射且在与其他粒子相互作用中又迅速的消耗掉,几乎不需要时间,所以电子能量不可能像波动理论所预测的那样,可以是2hν,3 hν……等的积累,电子一次吸收的光子的能量必须满足电子能够脱离物体而成为光电子才行.这就是为什么存在极限频率的原因.,,五.光电效应方程.1. 逸 出 功.(W) 使电子脱离某种金属所做功的最小值,叫做这 种金属的逸 出 功.理解逸 出 功时,需要搞清电子的逸 出过程:a.电子脱离金属时需要克服原子间的引力,才能成为光电子.这个过程电子需要获得能量,克服阻力做功,才能脱离金属表面而出来.b.若电子脱离金属表面的动能为零,即:恰好脱离c.电子恰好脱离时需要的能量等于W＝h ν0 而ν0 为极限频率2.光电效应方程: 根据能量守恒原理. E k＝h ν－W 其中: E k 表示电子逸 出 金属表面时所获得的最大动能. (即:逸 出 金属表面的光电子具有的动能) h ν表示频率为ν 的一个光子所具有的能量. ( 即:金属表面的电子一次性 所接收的能量) W 表示 电子脱离金属表面时克服阻力而做的功, ( 即:逸 出 功)思考:当光子的ν＝ ν0 时, ν＜ν 0时, ν＞ ν0 时. 能否发生光电效应? 若能发生,光电子的W＝?,,练习:1.计算波长是0.1220μm的紫外线的光子的能量.答案:W＝ h v/λ 1.630×10－18 J2.用上题中的紫外线照射逸出功是3.0×10－19 J的铯时,铯发射的光电子的最大初动能时多少?答案: E k＝h ν0－W 1.330×10 －18 J 3.某金属在一束黄光照射下,正好有电子逸出,在下述情况下,逸出电子 的多少和电子 的初动能会发生什么变化?(1)增大光的强度而不改变光的频率;(2)用一束强度更大的红光代替黄光;(3)用强度相同的紫光代替黄光.答案(1) 逸出电子增多,最大初动能不变 (2)不能产生光电效应 (3) 逸出电子数目不变,最大初动能 增大.,,4.太阳光------电能直接转换的基本原理是利用光电效应,将太阳光辐射能直接转换为电能,如图是测定光电流的电路简图,光电管加正向电压(1)在图上标出电源正,负极和电流表 的正,负接线柱.(2)入射光照射在____极上(填A或B)(3)若电流表的读数是10μA,则每秒钟从光电管阴极发射出的光 电子至少是多少个?答案 (1)电源左正右负,电流表上正下负,(2)B (3)6.25×1013个5.用光的电磁说不能解释的现象是:……( )A.光的干涉 B.光的衍射 C.光电效应 D.光的色散答案: C,,,,,,,,,,,,μA,,A,B,电 源,1.光电效应的实验,下列说法正确的是( )A.用紫外线照射锌板,验电器指针会发生偏转B.用绿光照射锌板,验电器指针会发生偏转C.锌板带的是负电荷D.使验电器发生偏转的是正电荷答案：A.D2.某单色光照射到金属时不能产生光电效应,下述措施中可能使该金属产生光电效应的是( )A.延长光照时间 B.增大光照强度C.换用波长较短的光照射 D.换用频率较低的光照射答案：C 3.一束绿光照射某金属发生了光电效应,下列说法正确的是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,则逸出的光电子最大初动能增加 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,则逸出的光电子最大初动能增加 答案：A.D,4.下列对光电效应的解释正确的是( )A.金属内的每一个电子要吸收一个或一个以上的光子,当它积累的能量足够大时,就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所必需做的最小功,便不能发生光电效应C.发生光电效应时,入射光越强,光子能量越大,光电子的最大初动能越大D.由于不同的金属逸出功是不同的,因此使不同的金属产生光电效应的入射光的最低频率不同答案：B.D5.一束光子能量为E的单色光,在某种介质中的波长是λ,则此介质对该单色光的折射率是______.此单色光在该介质中的传播速度是_____.答案：,6.一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光, 分别照到相同的金属板a, b, c上,如图,已知金属板b有光电子 放出,则可知: A.板a一定不放出光电子. B.板a一定放出光电子. C.板c一定不放出光电子. D.板c一定放出光电子.答案: D7.让一束紫外线投射到与验电器相连接的锌扳上,下列说法正确 的是 …………( )A.若原来不带电,其箔片将张开 B.若原来带负电,其箔片将张得更大C.若原来带正电,其箔片将张得更大D.若原来带负电,其箔片先合拢再张开答案:A,C,D,,,,,,,,,,,,,,,,,8.关于光电效应的说法正确的是( )A.金属的逸出功与入射光的频率成正比B.光电子的初动能与入射光的频率无关C.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大D.对于任何一种金属都存在一个最大波长,入射光的最大波长大于此波长时,就不能产生光电效应9.某金属在一束黄光的照射下正好有光电子逸出,则下列说法中正确的是( )A.增大光强,而不改变光的频率,光电子的初动能将不变B.用一束更大强度的红光代替黄光,仍能发生光电效应C.用强度相同的紫光代替黄光,光电流的强度将增大.D.用强度较弱的紫光代替黄光,有可能不会发生光电效应,第二节 光的波粒二象性1.分立与连续是相对的.例:在地上撒一把米与直接倒一筐米组成米堆… 下雨时,一开始的雨点与雨下大以后的雨点的连续… 照像机当曝光量很少时与曝光量很多时,胶片上由点变成…结论:少量光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性. 2.概率概念. a .关于概率.概率表征某一事物出现的可能性.例如: 分子的速度运动与温度的关系.温度升高时.不一定每个分子运动的速率都增加,但多数分子的速率要达到某一速率值的附近,随着温度的升高这一值会向速率大的方向移动,也就是说,个别分子的运动说无规律的,但对大量的分子所做的统计分析却表现出一种规律----------概率规律 买彩票也是一样,能拿到大奖的少,拿不到奖的多…. 勤劳致富的概率才是最大的….,3.光波是概率波.(1)明条纹就是光子到达概率大处,而暗条纹是光子到达概率小处.(2)光波与机械波不同a.机械波在介质中传播,光波可以在真空中传播,不需要介质.b.机械波的干涉条纹是波峰与波峰,或波峰与波谷的叠加的图景. 而光波的干涉条纹中的明条纹是光子到达概率大的地方的图景(3)光具有波粒二象性 光具有波动性也具有粒子性.但它既不是宏观观念的 波.也不是宏观观念的 粒子.a.少数光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性.b.在传播过程中波动性显著,在与物质作用时粒子性显著.c.波长越长,波动性越显著,波长越短,粒子性越显著.,1.下列说法不正确的是( )A.光是一种电磁波. B.光是一种概率波C.光子相当于高速运动的质点D.光的直线传播只是宏观近似规律2.下列说法正确的是( )A.有的光是波,有的光是粒子B.光子与电子是同样一种粒子C.光的波粒二象性是指既可以把波看成宏观概念上的波,也可以看成是微观概念上的粒子D.光的波长越长,其波动性越显著,波长越短,其粒子性越显著3.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,4.下列关于波的波粒二象性的叙述中正确的是( )A.光的波粒二象性学说是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说而得出的B.光具有波动性又具有粒子性,二者是统一的C.大量光子产生的效果往往显示出波动性D.光的频率越高时波动性越明显5.在单缝衍射实验中,中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95％以上.假设现在只让一个光子通过单缝,那么该光子( )A.一定落在中央亮纹处B.一定落在亮纹处C.可能落在暗纹处D.落在中央亮纹处的可能性最大,6.如图所示,从烛焰P发出的光,穿过圆孔A射到屏M上,烛焰长比P到A的距离小得多.当A孔直径较大时,在屏M上将看到一个圆斑.慢慢减小A孔的直径,直至约0.2mm,在这个过程中,屏上依次看到的典型物理现象是__________,继续减小A孔的直径,使A孔缩小到只能使光子一个一个通过,放置照相底片.在暴光时间较短的条件下,照片上的景象应是_________,若暴光时间足够长,照片上景象应是_______.,第三节能级,一.原子结构的发现及波尔假设1.卢瑟福的原子模型的困难（1）电子绕核运动应辐射电磁波，能量逐渐减少，轨道半径不断减少，最终将落入原子核，即原子是不稳定的，与实际不符。

2）电子绕核运动辐射的电磁波的频率等于运行频率随着轨道半径的变小，电磁波的频率将逐渐变小，辐射的电磁波频率是连续的，但是在实际上辐射的电磁波频率是某些不连续的确定的值2.波尔理论……..三点假设（1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量中，在这些状态中的原子是稳定的，不发出或吸收能量，各定态有一定的能量，其数值是彼此分隔的，即.电子在一定的状态中绕核运动不会辐射能量每一个定态都对应着一定的能量E叫做能级。