第4节 初识光量子与量子世界 0 一、光的量子化情境思考 【思考】 如图所示,是光电效应发生的示意图,这里的光指的是什么光?电子是哪里来的? 提示:这里的光可以是可见光,也可以是紫外线、红外线等不可见光。光电效应中的电子是从金属中逸出的。 1.光的本质:19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦创立的经典电磁场理论揭示 出“光是一种_____”。 2.光电效应:用光照射金属使金属发射出_____的现象。 3.光子:光不仅在发射和吸收时能量是_____的,而且光本身就是由一个个 不可分割的能量子组成的,这些能量子被称为光子。 4.波粒二象性:光既具有_____性,又具有_____性。 电磁波 电子 一份一份 波动 粒子 5.关于光的量子化下列说法正确的是_____。 ①光的干涉、洐射、偏振现象说明光具有波动性。 ②光子数量越大,其粒子性越明显。 ③光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子。 ④湖面上的水波就是物质波。 ①③ 二、初识量子世界 【情境思考】 如图所示,是原子的核式模型示意图,元电荷是电量的最小单位,那么物体带电量是否具有量子化的特征? 提示:物体的带电量是元电荷的整数倍,并不是连续变化的,具有量子的特征。 1.量子假说认为,物质辐射(或吸收)的能量E只能是最小能量单位的整数倍,即 _____(n=1,2,3,…)。一份能量就是一个能量子,能量子的能量ε与频率ν成 正比,即_____。 2.如果一个物理量存在最小的_____的基本单位,那么该物理量是量子化 的。 E=nε ε=hν 不可分割 【易错辨析】 (1)“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”。 ( ) (2)只有光子数很多时,光才具有粒子性。 ( ) (3)一束单色光的能量可以连续变化。 ( ) (4)首先提出量子理论的科学家是爱因斯坦。 ( ) (5)一个量子就是组成物质的最小微粒,如原子、分子。 ( ) (6)所谓量子或量子化,本质是不连续性。 ( ) × × × × × √ 知识点一 光的量子化 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。 【问题探究】 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? 提示:地球上存在着大气,太阳光经大气中的微粒散射后传向各个方向;而在太 空的真空环境下,光不再散射,只向前传播。 【典例示范】 【典例】下列对光的波粒二象性的说法中,正确的是 ( ) A.一束传播的光,有的光是波,有的光是粒子 B.光子与电子是同样一种粒子,光波与机械波是同样一种波 C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的 D.光是一种波,同时也是一种粒子。光子说并未否定电磁说 【解析】选D。光是一种波,同时也是一种粒子,光具有波粒二象性。当光和物质作用时,是“一份一份”的,表现出粒子性;单个光子通过双缝后的落点无法预测,但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述,表现出波动性。粒子性和波动性是光子本身的属性,光子说并未否定电磁说。故选项D正确,A、B、C错误。 【素养训练】 1.(多选)关于光的本 ... ...
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