波粒二象性.docx
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波粒二象性
波粒二象性
一、黑体与黑体辐射
1、热辐射：
一切物体都在辐射电磁波，其强度与物体温度有关。
原因：
由分子和原子的热运动引起的，在室温时，辐射的波长较长（比红光长）不能引起视觉，如果温度在500℃以上辐射的就是可见光了，铁块烧热变红。
2、黑体：
能完全吸收入射各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
3、黑体辐射的实验规律
①各种波长的辐射强度都增加
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
二、普朗克能量量子化
1、能量子：
可再分的最小能量值
（普朗克常量
）
2、能量的量子化
在微观世界里，能量不能连续变化，只能取一系列的分立值，这种现象叫能量量子化。
三、光的粒子性
1、光电效应规律
①存在饱和电流
②存在遏止电压
③存在截止频率
④具有瞬时性
2、爱因斯坦光电效应方程
电磁辐射本身就是不连续的，光不仅在发射、吸收时能量是一份一份的，光本身就是一个个不可分割的能量子组成的光子。
hγ－W0=Ek
Ek为光电子的最大初动能
①最大初动能与γ有关，与光强弱无关
hγ>W0时，才有光电子
②电子一次吸收光子全部能量，不需要积累能量时间
③同种颜色的光越强，光子数多，产生光电子多，饱和电流大
四、粒子的波动性
德布罗意认为：
任何一个运动的物体，小的如电子、质子，大的如行星，太阳平时见到运动的汽车，流动的人群，飞翔的鸟，都有一种波动与之对应，其波长为
这里p为物体的动量
五、概率波
光子在空间出现的概念可用波动规律来确定，光子从概念上讲，光波是一种概率波。
六、不确定关系
粒子通过狭缝时发生衍射。
狭缝的宽度代表粒子位置的不确定范围，中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围。
位置限定在宽度为a的范围里（位置的不确定量减小了），而其经过狭缝后到投影区以外，说明粒子具有与原来运动方向垂直的动量，该方向的动量具有不确定性，亮纹越宽，不确定性越大。
同步测试
一、选择题
1、下列各种说法中正确的有（ ）
A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短
C．在光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大
D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波。
物质波是概率波
2、爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。
从科学研究的方法来说，这属于（ ）
A．等效替代 B．控制变量
C．科学假说 D．数学归纳
3、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，光子的能量改变
D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
4、（江苏南京六中高二期末，9）某金属在一束绿光的照射下发生光电效应，则（ ）
A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
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，则逸出的光电子最大初动能增加
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目增加
5、光具有波粒二象性，那么能够证明光具有波粒二象性的现象是（ ）
A．光的反射及小孔成像
B．光的干涉，光的衍射，光的色散
C．光的折射及透镜成像
D．光的干涉，光的衍射和光电效应
6、如下图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光，那么在荧光屏上将会看到（ ）
A．只有两条亮纹 B．有许多条明、暗相间的条纹
C．没有亮纹 D．只有一条亮纹
7、一束单色光照射在某金属表面上，有光电子从该金属表面逸出。
若设法逐步减小入射光的强度（入射光的强度始终大于零），则（ ）
A．逸出光电子数逐步减小，当入射光强度减小到某一数值时，将没有光电子逸出
B．逸出光电子的最大初动能逐步减小
C．单位时间内逸出的光电子数逐步减小，但始终有光电子逸出
D．逸出的光电子的最大初动能不变
8、（重庆高考理综，21）用a、b、c、d表示4种单色光，若
①a、b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；
②用b、c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大；
③用b、d照射某金属表面，只有b能使其发射电子。
则可推断a、b、c、d可能分别是（ ）
A．紫光、蓝光、红光、橙光 B．蓝光、紫光、红光、橙光
C．紫光、蓝光、橙光、红光 D．紫光、橙光、红光、蓝光
9、如图所示，a、b两束平行光入射到三棱镜上，已知这两束平行光中一束为红光，另一束为蓝光。
经三棱镜折射后，这两束光交会于光屏M上的同一点N。
对于a、b两束平行光的颜色的判断，以及在这两束平行光照射到某种金属板时，能否产生光电效应的下述说法中，正确的是（ ）
A．a为红光束，b为蓝光束；若光束口照射某金属板时能发生光电效应，则不管光束b的强度如何，用它照射该金属板时必能产生光电效应
B．a为红光束，b为蓝光束；若光束口照射某金属板时能发生光电效应，则光束b只要有足够的强度，用它照射该金属板时必能产生光电效应
C．a为蓝光束，b为红光束；若光束b照射某金属板时能发生光电效应，则不管光束a的强度如何，用它照射该金属板时必能产生光电效应
D．a为蓝光束，b为红光束，若光束b照射某金属板时能发生光电效应，则光束a只要有足够的强度，用它照射该金属板时必能产生光电效应
10、下列现象中能说明光既具有波动性，又具有粒子性的是（ ）
A．光的色散和光的干涉 B．光的干涉和光的衍射
C．泊松亮斑和光电效应 D．光的反射和光电效应
11、如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率v的关系图象，由图象可知（ ）
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hv0
C．入射光的频率为2v0时，产生的光电子的最大初动能为2E
D．入射光的频率为v0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/2
12、下列叙述中正确的是（ ）
A．在相同条件下，用紫光照射双缝产生的干涉条纹间距比用红光时大
B．衍射现象研究表明，“光沿直线传播”只是一种近似的规律
C．产生光电效应的截止频率，只与金属的逸出功有关
D．光电效应实验表明，入射光波的振幅越大，所产生的光电子的最大初动能就越大
显示提示
1、ACD
2、C
解析：
本题考查物理思维方法，光子说的提出属于猜想，是否正确需实践的进一步检验，这种方法是科学假说，故选C。
3、AB
解析：
据光的波粒二象性可知，光是一种概率波，A选项正确。
据光的电磁说可知B选项正确。
任何单色光在传播过程中其频率总是保持不变，但波速v却随介质的改变而改变（
），据E=hv知单色光在传播过程中，单个光子的能量总保持不变，C选项错误。
据
，v=vλ得
，光密介质的折射率较大，故当光从光密介质进入光疏介质时波长变长，D选项错误。
4、C
5、D
解析：
在中学阶段表明光具有波动性的典型现象是光的干涉和衍射现象；表明光具有粒子性的典型现象是光电效应和康普顿效应。
6、B
解析：
任何运动的粒子都具有波粒二象性，那么离子源产生的大量粒子透过双缝就应该表现出波动性，即形成明、暗相间的多条干涉条纹，故B选项正确。
7、CD
8、A
解析：
由
知：
C临a 则知：
折射率na>nb，光的频率va>vb；由条纹间距公式
知；相同条件下，△xC最大，知：
λc最大，即频率vcvb>vd，综上可知：
va>vb>vd>vc，则知A选项正确，B、C、D均错。
9、C
解析：
由题图知：
a、b折射后交于一点，说明a的折射率大于b的折射率，故a是蓝光束，b是红光束，故A、B均错；只要b能使金属产生光电效应，则不管a强弱如何，一定能使金属产生光电效应，C对，D错。
10、C
解析：
首先要明确光的干涉和衍射是波特有的现象，而泊松亮斑是光衍射的结果，而光电效应证明光具有粒子性，因此C项正确；而光的色散表明不同频率的光在同一介质中折射率不同，是波的性质。
因而A、B、D均不对。
11、AB
12、BC
课外拓展
光的干涉、衍射现象的产生和观察
1、光的干涉现象的产生和观察
两列光波在空间相遇时，相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的强弱分布的现象叫做光的干涉．实验告诉我们，产生稳定干涉现象的条件是：
两列光波频率（波长）相同、相差恒定、振动方向相同时，两列波产生稳定的干涉图样．实验中，要想得到两列相干光源（即满足干涉条件：
频率（波长）相同、相差恒定、振动方向相同的光源），常采用的方法是从一列光波中“分出”一部分完全相同的光波．
干涉图样的特征是：
明暗相间的图样．产生干涉图样的具体方法有几种，但总的来说都是将一个光源的光分成两束．如图1所示的双缝干涉；图2所示菲涅耳双棱镜干涉；图3所示洛埃镜干涉；图4所示薄膜干涉；图5所示牛顿环干涉．
两列相干光波相遇的空间为干涉场，只有在干涉场中用屏才可以接收到干涉图样（在薄膜干涉中的薄膜同时又是屏）．
2、光的衍射现象的产生和观察
光遇到障碍物时，偏离直线传播而进入障碍物的几何阴影中，这种光绕过障碍物的绕射现象叫做光的衍射．产生明显的衍射现象需要：
障碍物或孔的线度（大小）与波长相差不多．由于光的波长较短，不足10-6m
（即1μm），所以一般情况下，很难看到光的衍射现象．
如图6所示，为单缝衍射实验现象．从图样上看，单缝衍射图样也是明暗相间的图样，但单缝衍射图样中央亮条纹较宽、较亮，两边条纹明暗相间逐渐变暗，即能量大部分集中在中央亮纹．在单缝衍射实验中，减小单缝的宽度，会看到中央亮纹宽度及明暗条纹间距增大，反之则减小．对光的“限制”越厉害，光在这个方向上展开的也越厉害．眯起眼睛或通过羽毛、沙巾会见到“光芒”现象，就是光的衍射现象．
高考解析
右图是伦琴射线管的结构示意图。
电源E给灯丝K加热，从而发射出热电子，热电子在K、A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去。
电子流打到A极表面，激发出高频电磁波，这就是X射线。
下列说法中正确的有（ ）
A.P、Q间应接高压直流电，且Q接正极
B.P、Q间应接高压交流电
C.K、A间是高速电子流即阴极射线，从A发出的是X射线即一种高频电磁波
D.从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同
分析：
K、A间的电场方向应该始终是向左的，所以P、Q间应接高压直流电，且Q接正极。
从A发出的是X射线，其频率由光子能量大小决定。
若P、Q间电压为U，则X射线的频率最高可达Ue/h。
本题选AC。
例2、对爱因斯坦光电效应方程
，下面的理解正确的有（ ）
A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EK
B.式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C.逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W=hν0
D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
分析：
爱因斯坦光电效应方程
中的W表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值。
对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的。
其它光电子的初动能都小于这个值。
若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W=hν0。
可知EK和ν之间是一次函数关系，但不是成正比关系。
本题应选C。
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