1、選修 3-5 知識點第十七章 波粒二象性能量量子化一、黑體與黑體輻射1、熱輻射：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關。物體在室溫時，熱輻射的主要成分是波長較長的電磁波，不能引 起人的視覺。當溫度升高時，熱輻射中較短波長的成分越來越強。2、熱輻射的特性：輻射強度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。3、黑體：物體表面能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射。除了熱輻射之外，物體表面還會吸收和反射外界射來的電磁波。 常溫下我們看到的物體的顏色就是反射光所致。一些物體在光線照射下看 起來比較黑，那是因為它吸收電磁波的能力較強，而反射電磁波的能力較 弱。4、黑體輻射：輻射電磁波的強

2、度按波長的分布只與黑體的溫度有關。二、黑體輻射的實驗規律1、從中可以看出，隨著溫度的升高，一方面，各種波長的強度有所增加， 另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。2、維恩公式在短波區與實驗非常接近，在長波區則與實驗偏離很大。3、瑞利公式在長波區與實実驗基本一致， 但 在短波區與實驗嚴重不符，不但不符，而且 當趨于 0 時，輻射強度竟變成無窮大，這顯 然是荒謬。1、叫能量子，簡稱量子，能量是量子化的，只能一份一份地按不連續方式輻射或吸收能量。2、普朗克常量：對于頻率為 的能量子最小能量 =h h=10-34J/s。普朗克常量光的粒子性光是電磁波：光的干涉、衍射現象說明光是波一、光電效應

3、的實驗規律1、光電效應：即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出，發射出來的電子叫光電子。2、研究光電效應的電路圖： K 在受到光照時能夠 射光電子汗，光電子在 UAK 電場作用下形成光電陽極 A 吸收陰極 K 發出的光電子。3、存在著飽和電流：入射光越強，單位時發流，三、能量子內發射的光電子數越多4、存在著遏止電壓和截止頻率 使光電流減少到 0 的反向電壓稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光 電子具有一定的初速度。 入射光的頻 率低于截止頻率時不發生光電效應。 入射光強度決定著 :單位時間內發射出來的電子數（光電子） 。 入射光的頻率（顏色）決定著能否發生光電效應和發生光電效應時光電

4、 子的最大初動能。光電子的能量只與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關。5、光電效應具有瞬時性。二、光電效應解釋中的疑難1、逸出功 W0：使電子脫離某種金屬所做功的最小值。 金屬表面層內存在一種力，阻礙電子的逃逸。2、光越強，逸出的電子數越多，光電流也就越大。3、經典理論無法解釋光電效應的實驗結果三、愛因斯坦的光電效應方程1、愛因斯坦的光量子假設：在空間傳播的光也不是連續的，光不僅在發射 和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子 組成。頻率為 v 的光，一個光子的能量為 E = h 。2、愛因斯坦的光電效應方程一個電子吸收一個光子（瞬時性）的能量h后，一部分能量用來克

5、服金屬的逸出功 W0，剩下的表現為逸出后電子的初 動能 Ek，。光電子最大初動能3、愛因斯坦的光電效應的解釋4、光電效應理論的驗證：密立根 光子像其他粒子一樣，也具有能量。光電效應顯示了光的粒子性。光子：指在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電。 光電子：是金屬表面受到光照射時發生的電子，其本質是電子。 光子是光電效應的因，光電子是果。四、康普頓效應1、光的散射：光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播方向發生改變， 這種現象叫做光的散射。2、康普頓效應，原因：是能量有損失，導致波長變長。3、散射光：由于光是電磁振動的傳播，入射光引起物質內部帶電微粒的受 迫振動，振動著的帶電微粒從入射光吸收能量，

6、并向四周輻射。4、康普頓的解釋 在散射中能量和動量守恒 光子除了具有能量之外還具有動量。證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立 的。五、光子的動量 愛因斯坦光電效應（光照金屬表明實驗） ：表明光子具有能量 康普頓效應（光的散射實驗） ：表明光子具有動量粒子的波動性一、光的波粒二象性大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。hhph 架起了粒子性與波動性之間的橋梁二、粒子的波動性：一切實物粒子也具有波動性。即每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯系 ,如一個質量為 m 的實 物粒子以速率 v 運動時 ,即具有以能量 和動量 p 所描述的粒子性，同時 也具

7、有以頻率 v 和波長 所描述的波動性。為德布羅意波長與實物粒子相聯系的波稱為物質波。三、物質波的實驗驗證：利用波的衍射和干涉進行驗證，通過晶體規則排 列的物質微粒。1、倫琴射線衍射實驗2、電子衍射實驗3、電子雙縫實驗宏觀物體的波長太短 ,到現在為止，我們無法觀察到宏觀物體的波動性。 宏觀物體的波動性不必考慮，只考慮其粒子性。概率波一、經典的粒子和經典的波1、經典的粒子的基本特征：粒子有一定的空間大小、一定的質量和電荷量 粒子的運動遵從牛頓第二定律 粒子有確定的位置、速度以及時空中確定的軌道2、經典的波的基本特征：在空間具有彌散性具有一定的頻率、波長具有時空的周期性 二、概率波：個別微觀粒子在何

8、處出現有一定的偶然性，但大量粒子在空間何處出現的空間分布卻服從一定的統計規律。1、從光子的概念上看，光波是一種概率波。2、對于電子和其他微觀粒子，由于同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯 系的德布羅意波也是概率波。不確定性關系一、不確定關系：微觀粒子的運動已經不再遵守牛頓運動定律 ， 位置、動量等具有不確定量（概率） 。狹縫的寬度代表粒子位置不確定范圍。中央亮條的寬度代表粒子動量不確定范圍1、不確定關系的物理意義和微觀本質（1）物理意義：微觀粒子不可能同時具有確定的位置和動量。粒子位 置的不確定量越小，動量的不確定量就越大，反之亦然。（2） 微觀本質：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統計規 律的必然結果。2、不可能同時準確地知道粒子