2012届高考一轮复习学案：12.3波粒二象性

一轮物理复习学案,资料

第 3 课时 波粒二象性

基础知识归纳

1.光的本性学说的发展史

(1)牛顿的微粒说：认为光是 高速粒子流 ，它能解释光的直进、光的反射现象，不能解释光的干涉、衍射现象.

(2)惠更斯的波动说：认为光是某种以波的形式向四周传播，它能解释光的干涉、衍射现象，不能解释光电效应、光的直进.

(3)麦克斯韦的电磁说：认为光是，实验依据是中传播 速度相等 ，且都为 横波 ，能够解释光在真空中的传播、光的干涉、衍射，不能解释光电效应.

(4)爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的，每一份叫做光子，其能量与频率成正比，即＝hυ ，能够解释光电效应、光的直进、光的反射，不能解释光的干涉、衍射.

(5)德布罗意的波粒二象性：认为光既有量光子表现 波动性 ；光子频率大的 粒子性 明显，频率小的 波动性 明显.能够解释所有光现象.

2.光的电磁说

(1)内容：光的本质是电磁波.

(2)意义：光的电磁说说明了光的电磁本质，使人们认识到光波与机械波的本质不同，把光学和电磁学统一起来.

(3)依据：光和电磁波的传播都不需要介质；光和电磁波在真空中的传播速度相同，即

c＝3×108 m/s.

3.光电效应

(1)现象：在光的照射下，物体.

(2)光电效应的规律：①任何一种金属都有发生光电效应的，入射光的频率必须 这个频率才能产生光电效应；②光电子的最大初动能 与入射光的强度 无关， 随入射光的频率增大 而增大；③光电效应的产生 几乎是瞬时的 ，一般不超过109 s；④当入射光的频率－

时 ，光电流强度 与入射光的强度成正比 .

(3)光子说：在空间传播的光不是量 与其频率成正比 ，即 E＝hν .

(4)光电效应方程：①逸出功：使电子脱离某种金属所做功的 最小值 ，即 W＝hυ ；②光电效应方程： E＝ hυ－W .

4.康普顿效应

(1)康普顿效应：即当γ射线或X射线打在物质上，与物质中原子的核外电子发生 相互作用 ，作用后产生 散射光子 和 反冲电子 的效应；其作用过程为：当入射X (γ)光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子 损失 一部分能量，并 改变 运动方向( 散射光子 )，电子 获得 能量而脱

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离原子( 反冲电子 )，此种作用过程称为康普顿效应.其结果是：产生了 次级电子 ，反冲电子继而将发生电子与物质的相互作用.

(2)意义：康普顿效应是验证光的.爱因斯坦光子理论圆满解释了光电效应的实验规律，而康普顿对康普顿效应进行了成功的解释，使 光量子说 得到了实验的证明，更有力地证明了爱因斯坦光子理论的正确性.

(3)康普顿效应的解释：经典解释(电磁波的解释)：单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起 受迫振动 ，向各方向辐射同频率的电磁波.经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效应 不能 做出合理解释；光子理论的解释：①光子不仅有能量 hυ ，而且有动量 h/λ ；②模型：X射线光子与静止的自由电子发生 弹性碰撞 ；③在碰撞过程中 能量、动量守恒 .

(4)康普顿效应进一步证实了光的5.概率波

在双缝干涉图样中，不能肯定某个光子落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的.但光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率 小 .光子在空间出现的概率可以通过 波动 规律确定，所以光波是一种 概率波 .

6.光的波粒二象性

(1)光既具有；大量光子产生的效果显示出效果显示出 粒子性 .

(2)光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.与其他物质相互作用时，作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的多少(概率)，由 波动性 起主导作用.

(3) 特征显著.

7.不确定关系式

x p

定量. h，其中Δx表示的不确定量，Δp表示4π

不确定关系式表明：

(1)微观粒子的坐标测得愈准确(Δx→0)，动量就愈不准确(Δp→∞)；

(2)微观粒子的动量测得愈准确(Δp→0)，坐标就愈不准确(Δx→∞).

但这里要注意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准.

重点难点突破

一、光电效应

“光电效应”是光的粒子性的一个重要体现，也是光的本性中一个高考热点，因此在复习过程中：

1.要澄清一些易混淆的概念，如“光子”、“光电子”、“光子的能量”与“光电子的最大初动能”等，这对理解光电效应的规律具有重要意义.

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(1)“光子”与“光电子” 光子是指光在空间传播时的每一份能量(即能量是不连续的)，光子不带电，是微观领域中的一种粒子；而光电子是金属表面受到光照时发射出来的电子，因此其本质就是电子.

(2)“光子的能量”与“入射光的强度”

光子的能量是一份一份的，每一份的能量为E＝hυ，其大小由光的频率决定；而入射光的强度是指单位时间内入射光中包含光子数的多少，入射光的强度可表示为P＝nhυ，其中n为单位时间内的光子数.

(3)“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”

光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，就可能向各个方向运动，运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分能量转化为光电子的初动能.所以金属表面的电子，只需克服原子核的引力做功就能从金属表面逸出，那么这些光电子具有最大初动能，其值为Ekm＝hν－W(式中W为金属的逸出功).而不从金属表面发射的光电子，在逸出的过程中损失的能量会更多，所以此时光电子的动能Ek<Ekm.一个电子吸收一个光子的能量后，动量立即增大，不需要积累能量的过程.

2.掌握两条线索、明确各概念间的对应关系

由上图可知，这两条线索：一是光的频率线，二是光的强度线.这两条对应关系线就是：光强→光子数目多→发射光电子多→光电流强度大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.

二、对光的波粒二象性的理解

1.光的干涉、衍射现象和光的电磁说，表明了光不可怀疑地具有波动性；光电效应和光子说，却说明了光的波动性理论有一定的局限性，光还具有粒子性.光的一切行为只有光具有波粒二象性才能说明，所以我们认为光具有波粒二象性.

2.光子说并没有否定光的电磁说，光子的能量E＝hν，其中频率ν仍是波的特征，我们不可以把光当成宏观概念中的波，也不可把光子当成宏观概念中的粒子，对于宏观物体来说，波粒二象性不可想象但在微观世界却是存在的.

3.要认识到不仅光具有波粒二象性，一切微观粒子都具有波粒二象性，所以波粒二象性是微观世界具有的特性.随着研究对象的不同，我们的观念、方法也要改变，宏观现象和微观现象的研究方法、理解方式是不相同的.

4.对光的波粒二象性简短的总结：

(1)光波有一定的频率和波长，光子有一定的能量(E＝hν)和动量(p＝h/λ)，是个矛盾对立的统一体，彼此含有对方的成分，共存于光的统一体中.E＝hυ＝hc

，p＝h h .事实上，不仅光具有波粒二象性，一c

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切运动的物体都具有波粒二象性，其波长λ＝

察到它们的波动性. h (德布罗意波长).宏观物体的德布罗意波长非常小，很难观p

(2)只有一个差异：在一定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性 …… 此处隐藏：5909字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……