新課程標(biāo)準(zhǔn)人教課件系列《高中物理》第十七章《波粒二象性》17.1《能量量子化：物理學(xué)的新時(shí)代》1.知識(shí)技能：（1）了解什么是熱輻射和熱輻射的特性，了解黑體和黑體輻射（2）了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)則，了解黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系（3）了解能量量子的概念，了解微觀世界的量子化現(xiàn)象。 比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特征。 量子理論的建立加深了人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。 欣賞自然的奇妙與和諧，培養(yǎng)科學(xué)的好奇心和求知欲，樂(lè)于探索自然的奧秘，體會(huì)探索自然規(guī)律的艱辛和快樂(lè)。 17世紀(jì)，兩種對(duì)立的理論明顯形成。 牛頓、惠更斯和粒子理論。 波浪理論在19世紀(jì)初被證明是正確的。 由于波動(dòng)論沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，加上牛頓的威望，粒子論始終占上風(fēng)。 19世紀(jì)末，光電效應(yīng)現(xiàn)象使愛愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子理論：光具有粒子性。 光學(xué)的研究很早就開始了……能量量子化； 物理學(xué)新時(shí)代 1.黑體和黑體輻射 固體或液體的熱輻射，在任何溫度下都發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波。 這種因物體內(nèi)分子、原子的刺激而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。 輻射電磁波的特性與溫度有關(guān)。 當(dāng)固體的溫度發(fā)生變化時(shí)，它可以吸收各種波長(zhǎng)的所有輻射能而不發(fā)生反射。 折射和透射的物體稱為絕對(duì)黑體。
簡(jiǎn)稱黑體，是一種不透明的材料，由帶有小孔的空腔構(gòu)成，可以近似視為黑體。 黑體模型研究黑體輻射規(guī)律，是了解一般物體熱輻射特性的基礎(chǔ)。 準(zhǔn)直棱鏡 123. 能量量子超越了牛頓發(fā)現(xiàn)的輻射黑體分子和原子。 分子和原子的振動(dòng)可以看作諧振器，這些諧振器可以發(fā)射和吸收輻射能量。 但這些振蕩器只能存在于某些離散狀態(tài)。 在這些狀態(tài)下英語(yǔ)作文，振蕩器的能量不具有經(jīng)典物理學(xué)所允許的任意值。 對(duì)應(yīng)的能量是某個(gè)最小能量ε（稱為能量量子）的整數(shù)倍，即：ε，n為正整數(shù)高中物理波粒二象性高中物理波粒二象性，稱為量子數(shù)。 能量量子經(jīng)典 h=6.626*10-34J.s1417.2 《科學(xué)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)：光的粒子性》 15 知識(shí)技能： 1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。 2.了解愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其含義。 3． 了解康普頓效應(yīng)、光子的動(dòng)量過(guò)程和方法：體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，了解科學(xué)探究的意義，嘗試運(yùn)用科學(xué)探究方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理定律。 3.情感態(tài)度和價(jià)值觀：欣賞自然的奇妙與和諧，培養(yǎng)科學(xué)的好奇心和求知欲，樂(lè)于探索自然的奧秘，體會(huì)探索自然規(guī)律的艱辛和快樂(lè)()。()17第 1 課光電效應(yīng) 19 使用弧光燈照射明亮拋光的鋅板（注意一根電線連接到不帶電的驗(yàn)電器）。 當(dāng)驗(yàn)電器的張角增大到30度左右時(shí)，使用用絲綢摩擦的玻璃棒。 如果離鋅板越近，驗(yàn)電器的指針角度就會(huì)變大。
。 表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。 20 在光（包括不可見光）照射下，物體發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。 發(fā)射的電子稱為光電子。 一、光電效應(yīng) 1、光電效應(yīng)。 石英窗光線通過(guò)石英窗照射到陰極，電子逸出——光電子。 光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。 2. 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)則 2. 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)則 如果換向開關(guān)反向，電場(chǎng)反向，光電子離開陰極后就會(huì)受到反向電場(chǎng)的阻礙。 當(dāng)偶爾施加反向電壓時(shí)，光電子克服電場(chǎng)力而做功。 當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，光電效應(yīng)伏安特性曲線變化。 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置。 光電效應(yīng)伏安特性曲線。 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置。 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)則。 光電流與光強(qiáng)度的關(guān)系。 飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。 .截止頻率----極限頻率。 對(duì)于每種金屬材料，電子從金屬表面逃逸之前都有一個(gè)相應(yīng)的截止頻率； ?當(dāng)入射光頻率高時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)度有多高，電子都無(wú)法從金屬表面逸出。 。 光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。 從光開始照射到光電逃逸所需的時(shí)間 10-928 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)還與頻率有關(guān)，光電子的初始動(dòng)能也與頻率有關(guān)。 只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)度很弱也會(huì)產(chǎn)生光電流； 當(dāng)頻率低于極限頻率時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)有多強(qiáng)，都不會(huì)產(chǎn)生光電流。 光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。 經(jīng)典認(rèn)為光能分布在波面上，吸收能量需要時(shí)間，這需要一個(gè)能量積累的過(guò)程。
為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量量子假說(shuō)的基礎(chǔ)上提出了光子理論，并提出了光量子假說(shuō)。 293. 愛因斯坦的光量子假說(shuō) 3. 愛因斯坦的光量子假說(shuō) 1. 內(nèi)容 光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為 h 的粒子形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也以能量 h 的粒子形式出現(xiàn)。 也就是說(shuō)，頻率為 的光是由大量具有能量的光子組成的粒子流，這些光子沿著光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動(dòng)。 在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收光子的能量高中物理波粒二象性高中物理波粒二象性，一部分消耗在電子功函數(shù)A中，另一部分逃逸后成為光電子的動(dòng)能。 從能量守恒定律可以得出： 2、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程是電子從金屬表面逃逸所需做的功，稱為功函數(shù)； 31 愛因斯坦因提出的光子假說(shuō)成功地解釋了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)定律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 愛因斯坦的光子假說(shuō)完美地解釋了光電效應(yīng)，但由于完全違反了光的波動(dòng)論，并沒有得到當(dāng)時(shí)物理學(xué)家的廣泛認(rèn)可。 4.光電效應(yīng)理論驗(yàn)證。 美國(guó)物理學(xué)家密立根花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)。 結(jié)果證實(shí)了1915年的愛因斯坦方程，h值與理論值完全一致，再次證明了“光量子”理論的正確性。 32 愛因斯坦因其對(duì)光電效應(yīng)的理論解釋和對(duì)理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 密立根因?qū)倦姾珊凸怆娦?yīng)的研究，特別是通過(guò)著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明了電荷具有最小單位，獲得了1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 。
1923年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的33放大器控制機(jī)構(gòu)，可用于自動(dòng)控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。 4. 光電效應(yīng)在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用 4. 光電效應(yīng)在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)中的光電效應(yīng) 1、光控繼電器可以放大微弱的光，將光電流放大10倍。 它具有高靈敏度，用于工程、天文學(xué)和科學(xué)研究。 、軍事等方面。 2. 光電倍增管電源檢流計(jì) 35 第二課 康普頓效應(yīng) 361. 光的散射 光與介質(zhì)中的物質(zhì)粒子相互作用，因此傳播方向發(fā)生變化。 這種現(xiàn)象稱為光的散射 2. 康普頓效應(yīng) 2. 康普頓效應(yīng) 1923年，康普頓在做X射線穿過(guò)物質(zhì)的散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)除了與入射光線波長(zhǎng)相同的光線外，還有一些光線的波長(zhǎng)比入射光線更長(zhǎng)。 變化量與散射角有關(guān)，與入射光或散射物質(zhì)的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。 37 1.康普頓散射的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及規(guī)則：晶體隔膜射線光譜儀石墨體（散射材料） 38 康普頓正在測(cè)量晶體射線的散射。 康普頓正在測(cè)量晶體射線的散射。 根據(jù)經(jīng)典電磁理論：如果入射的X射線是一定波長(zhǎng)的電磁波，則散射光的波長(zhǎng)不會(huì)改變！ 39 康普頓散射曲線的特點(diǎn)： 1. 除了原來(lái)的波長(zhǎng)之外，出現(xiàn)了向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的新的散射波長(zhǎng)。 2. 新的波長(zhǎng)隨著散射角的增大而增大。 散射中發(fā)生的現(xiàn)象稱為康普頓散射。 0.7000.75040 的波長(zhǎng)偏移稱為康普頓效應(yīng)，當(dāng)電子波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，該效應(yīng)非常顯著。 因此，康普頓散射只能用X射線觀察到，而用可見光則不能觀察到康普頓散射。
波長(zhǎng)偏移僅與散射角j有關(guān)，而與散射材料的類型和入射波長(zhǎng)有關(guān)。彈性碰撞的電子能量幾乎不變，波長(zhǎng)也保持不變。 小于原子的質(zhì)量。 根據(jù)碰撞理論，可見光子在碰撞前后都會(huì)與整個(gè)原子交換能量。 由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)大于與緊密束縛的內(nèi)電子碰撞的光子，因此散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。 部分能量轉(zhuǎn)移給電子，散射光子的能量減少。 如果光子與外層電子碰撞，光子就會(huì)產(chǎn)生結(jié)果。 具體解釋如下： 44 三、康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義 (1)有力地支持了愛因斯坦“光量子”假說(shuō)； （2）“光子具有動(dòng)量”假說(shuō)首次得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)； (3)證實(shí)了在微觀世界的一次碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然成立。 康普頓的成功并非一帆風(fēng)順。 在他早期的幾篇論文中，他始終認(rèn)為散射光頻率的變化是由于“某種熒光輻射的混合”造成的； 他一開始在計(jì)算中只考慮了能量守恒，后來(lái)意識(shí)到我們還需要利用動(dòng)量守恒。 康普頓于1927年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 45、1927年（1892-1962）美國(guó)物理學(xué)家——1926年吳友訓(xùn)對(duì)銀效應(yīng)的貢獻(xiàn)1923年參與發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)的研究工作。 他為證實(shí)康普頓效應(yīng)做出了重要貢獻(xiàn)。
測(cè)量同一散射角（ ）下各種波長(zhǎng)的散射光強(qiáng)度，并進(jìn)行大量的X射線散射實(shí)驗(yàn)。 4917.3《新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性》501.知識(shí)與技能：理解光的波粒二象性； 了解粒子的波動(dòng)性。 2、過(guò)程與方法：培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力。 3、情感態(tài)度和價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和正確的獲取知識(shí)的方法。 【重點(diǎn)與難點(diǎn)】2006年發(fā)表了一篇題為《波與粒子》的論文，提出了物質(zhì)波的概念。 他認(rèn)為，“如果整個(gè)世紀(jì)（指19世紀(jì)）光學(xué)中粒子的研究方法相對(duì)于波的研究方法被過(guò)于忽視，那么物理物體的理論是否也出現(xiàn)了相反的錯(cuò)誤呢？ 我們是否對(duì)粒子的圖像想得太多而忽略了太多？ 52 1. 德布羅意的物質(zhì) 博德布羅意（due de , 1892-1960） 德布羅意最初研究歷史，后來(lái)改學(xué)理論物理學(xué)。 他善于用歷史的視角和比較的方法來(lái)分析問(wèn)題。 1923年，德布羅意在他的博士論文《量子理論研究》中試圖統(tǒng)一粒子性質(zhì)和波動(dòng)性質(zhì)。 布羅意波還提出了利用電子對(duì)晶體進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)的想法。 愛因斯坦認(rèn)識(shí)到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，稱贊其“打開了大幕的一角”。
法國(guó)物理學(xué)家，1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，波動(dòng)力學(xué)創(chuàng)始人，量子力學(xué)創(chuàng)始人之一。 53 能量為 E、動(dòng)量為 p 的粒子與頻率為 v、波長(zhǎng)為 的波相關(guān)聯(lián)，并遵循以下關(guān)系： E=mc 這種與物理粒子相關(guān)聯(lián)的波稱為德布羅意波（物質(zhì)波或概率波），其波長(zhǎng)稱為德布羅意波長(zhǎng)。 54 所有物理粒子都具有波動(dòng)性。 后來(lái)大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)：質(zhì)子、中子、原子、分子等物理微觀粒子都具有波動(dòng)性，它們都符合德布勞德關(guān)于子彈或足球是否具有波動(dòng)性的想法。 性呢？ 質(zhì)量 m