第5节 微观世界的量子化 核心素养导学 物理观念 (1)了解光的波动性和粒子性，知道爱因斯坦的光子说。(2)知道光和实物粒子都具有波粒二象性。(3)了解能量量子化的概念。(4)知道氢原子的能量是量子化的，了解能级的概念。 科学态度与责任 (1)领会能量子这一科学概念的创新性突破中蕴含的伟大科学思想。(2)体会量子理论的建立使人们对于物质世界的认识的丰富和深化。 一、波粒二象性 1．光的本性的早期学说 (1)微粒说：由牛顿主张，认为光是很小的高速运动的粒子流。 (2)波动说：由惠更斯主张，认为光是一种波。 2．光的波动说 (1)光能发生干涉和衍射现象，光具有波动性。 (2)麦克斯韦提出光是一种_____。 3．光电效应现象证明了光具有粒子性。 4．光子说：爱因斯坦为了解释光电效应，提出光子说，认为光在空间传播是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光量子，简称_____。 5．光的波粒二象性：光既具有_____性，又具有_____性，光具有波粒二象性。 6．电子、质子等实物粒子同样具有波粒二象性。 二、能量量子化 1．普朗克的量子理论：普朗克在研究热辐射的规律时，发现电磁波的发射和吸收都是不连续的，每一份的能量叫作能量子，大小为ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s，称为普朗克常量，ν为波的_____。,1.如图所示，光可以发生干涉现象，这是波的特有现象，光又可以照射到金属表面，发生光电效应现象，这又是粒子才有的性质。那么光到底是具有波动性，还是具有粒子性？ 2．氢原子的能级图如图所示。 (1)由图可知，氢原子能量有什么特点？ (2)原子由激发态4直接跃迁到基态会发生什么现象？ 2．能级：原子的能量是量子化的，这些不连续的、量子化的能量值称为能级。 3．基态：原子处于能量_____的状态，这是最_____的状态。 4．激发态：原子所处的能量_____的状态。 5．能级跃迁规律 原子从较低的能级跃迁到较高的能级，必须吸收能量，反之，则要释放出能量，且吸收或放出的能量都等于两能级的_____。,3.我国研制的“大连光源”———极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝ 10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。则“大连光源”发出的极紫外激光脉冲光子能量为多少？ 新知学习(一) [任务驱动] 太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；航天员在太空中，尽管太阳光线耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？ [重点释解] 1．光波动性的证据：光的干涉、衍射、偏振等现象。 2．光粒子性的证据：光电效应、康普顿效应等。 3．光的本质：光具有波粒二象性，它在一定条件下，突出地表现出微粒性，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出波动性。当光与其他物质发生作用时，表现出粒子的性质；少量或个别光子易显示出光的粒子性；频率高波长短的光，粒子性显著。大量光子在传播时表现为波动性；频率低波长长的光，波动性显著。 4．光电效应：按照粒子说，光是由一份一份不连续的光子组成，当某一光子照射到对光灵敏的物质上时，它的能量可以被该物质中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，动能立刻增加；如果动能增大到足以克服原子核对它的引力，就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面，成为光电子。这种由光能变成电能自动放电的现象，就叫光电效应。 [针对训练] 1．(多选)关于光的本性，下列说法中正确的是( ) A．光子说并没有否定光的电磁说 B．光电效应现象反映了光的粒子性 C．光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的 D．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动 ... ...
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