1、波粒二象性

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第一二章习题课

第一二章习题课
2
0
27 e (c) ψ = πa
2 1s 3

6 r a0
r
也最大。 不能为0( 时 e 最大,因而 ψ 1s 也最大。但实际上 不能为 (电 子不可能落到原子核上), ),因此更确切的说法是 趋近于0时 子不可能落到原子核上),因此更确切的说法是 趋近于 时 1s电子的几率密度最大。 电子的几率密度最大。 电子的几率密度最大

2
6 r a0 最大,因而 最大,
r
r
为单电子“原子” (d)Li2+为单电子“原子”,组态的能量只与主量子数 ) 有关,所以2s和 态简并 态简并, 有关,所以 和2p态简并,即即 E 2s= E 2p. 原子的基组态为(1s)2(2s)1 。.对2s电子来说,1s电 电子来说, 电 (e)Li原子的基组态为 ) 原子的基组态为 对 电子来说 子为其相邻内一组电子, 子为其相邻内一组电子,σ=0.85。因而: 。因而:
结构化学第一二章习题课
章节知识要点 例题及部分课后习题
第一章知识要点
波粒二象性。 1、实物微粒的运动特征——波粒二象性。 实物微粒的运动特征 波粒二象性
其波动性被称为德布罗意波,它是统计性的几率波。 其波动性被称为德布罗意波,它是统计性的几率波。
E = hν
p = h /λ
光波的粒性体现在用光子学说圆满的解释光电效应 上:
E2s
(3 − 0.85 × 2)2 = −13.6 ×
2
2
= −5.75eV
根据Koopmann定理,占据轨道的轨道能量近似等于此轨 定理, 根据 定理 道电离能的负值. Li原子的第一电离能为: 原子的第一电离能为: 原子的第一电离能为
I 1 = − E 2 s = 5 .75 eV

原子物理粒子的波粒二象性知识点总结

原子物理粒子的波粒二象性知识点总结

原子物理粒子的波粒二象性知识点总结随着科学技术的不断发展,人们对于原子物理粒子的研究也越来越深入。

在这个过程中,科学家们发现了一些令人困惑的现象,即原子物理粒子既表现出波动性,又表现出粒子性,这就是著名的波粒二象性现象。

在本文中,我们将对原子物理粒子的波粒二象性进行总结和介绍。

一、波粒二象性的概念原子物理粒子的波粒二象性是指它既可以表现出波动性,又可以表现出粒子性的性质。

具体而言,当我们观察原子物理粒子的运动时,它们的行为既像波一样呈现出干涉和衍射等波动性现象,又像粒子一样具有质量和位置等粒子性的特征。

这种奇特的性质挑战了我们对于物质本质的认识。

二、波粒二象性的实验证据众多的实验证据证明了原子物理粒子的波粒二象性。

其中最为著名的实验是双缝干涉实验。

在这个实验中,科学家将一束光通过两个缝隙,并让光射到屏幕上。

实验结果表明,光通过两个缝隙后形成了干涉条纹,这意味着光既具有波动性,又具有粒子性。

三、德布罗意假设德布罗意假设是对波粒二象性的又一重要解释。

法国物理学家德布罗意提出了著名的德布罗意假设,即物质粒子具有波动性。

根据德布罗意的理论,物质粒子的波长与动量成反比,这一关系被称为德布罗意关系式。

这一假设在后续的实验中得到了验证,进一步巩固了原子物理粒子的波粒二象性。

四、应用波粒二象性的发现和理解在科学研究和技术应用上具有重要意义。

首先,在量子力学领域,波粒二象性成为了量子理论的基本概念,为我们解释微观世界的奇特现象提供了理论依据。

其次,在光电子学和材料科学领域,波粒二象性的应用十分广泛。

例如,基于波粒二象性的电子显微镜可以帮助科学家观察和研究原子尺度下的结构和性质,为材料设计和制备提供了关键支持。

总结起来,原子物理粒子的波粒二象性是一项引人入胜的科学研究领域。

通过实验和理论的探索,我们逐渐认识到了物质的本质是多样的,既可以呈现出波动性,又可以呈现出粒子性。

这些研究不仅有助于我们深入了解微观世界的奥秘,而且在科技创新和应用中也发挥着重要的作用。

波粒二象性1

波粒二象性1
2
2
h e c
mc2 h( 0 ) m0c 2 (1)
系统动量守恒

mv
h 0 e0 c
h 0 h e0 e mv c c
M (T ) M (T )d
0

二、斯忒藩玻耳兹曼定律 维恩位移定律
1、测量黑体辐射的实验原理图
M (T )
1700k
1500k
1300k
2、斯特藩-玻耳兹曼定律
黑体的辐出度与黑体的热力学 温度的四次方成正比,这就是 斯特藩-玻耳兹曼定律。
3、维恩位移定律

M T T 4
2、瑞利—金斯公式
利用能量均分定理和电磁理 论得出:
M (T )
瑞利-琼斯
2v M (T )d kTd 2 c 2c M (T )d 4 kTd
2
T=1646k


3、经典物理的困难
在低频(长波)部分与实验曲线相符合,在高频(短波)则完 全不能适用。 在高频部分,黑体辐射的单色辐出度将随着频率的增高而趋于 “无限大”——―紫外灾难”。
2 、光电效应的爱因斯坦方程
1 h mv A 2
2
最大初动能:
1 2 mvmax h Amin 2
3、光电效应解释
(1)饱和光电流强度与光强成正比: 对于给定频率的光束来说,光的强度越大,表示光 子的数目越多,光电子越多,光电流越大,光电子 的 最大初动能与光的强度无关。
1 2 最大初动能: mvmax h Amin 2 (2) 红限频率的存在: 当入射光频率低于红限频率0,h<A不会有光电子逸出, 只有当入射光频率足够高( >A/h),以致每个光子的能 量足够大,电子才能克服逸出功而逸出金属表面。所以红 限频率 =A/h;

第1讲 光电效应 波粒二象性

第1讲 光电效应 波粒二象性
解析
5.(人教版选修 3-5·P40·T2,P42·T2~T3 综合改编)(多选)下列说法中正 确的是( )
A.相同动能的电子和质子,质子的德布罗意波波长较大 B.在光的双缝干涉实验中,暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方 C.在光的双缝干涉实验中,大量光子打在光屏上的落点是有规律的, 暗条纹处落下光子的概率小 D.低频电磁波的波动性显著,而高频电磁波的粒子性显著
尝试解答
对光电效应的几点提醒 (1)光的频率决定光子的能量,ε=hν。 (2)光的强度是指单位时间光照射到单位面积上的能量,即 I=nhν,所 以单位时间照射到单位面积上的光子数由光强和频率共同决定。 (3)光电子逸出后的最大初动能由光子的频率和逸出功共同决定。 (4)由 Ek=hν-W0 求出的是光电子的最大初动能,金属内部逸出的光电 子的动能小于这个值,而且光电子的射出方向是随机的,不一定都能到达 阳极。 (5)每秒逸出的光电子数决定着饱和光电流的大小,而不是光电流的大 小。
光子的能量不能小于 W0,对应的频率必须不小于 νc= 07 存在截止频率 νc
W0 _h_,即截止频率
光电子的最大
初动能随着入 电子吸收光子能量后,一部分用来克服金属的逸出功,剩
射光频率的增 余部分表现为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出
大而增大,与入 的光电子才具有最大初动能。对于确定的金属,W0 是一定
3.概率波 光和实物粒子的波粒二象性是指光子和实物粒子在空间出现的概率遵 循波动规律,故称概率波。 (1)光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光 子到达概率 04 _大_的地方,暗条纹是光子到达概率 05小__的地方,因此光波是 一种概率波。 (2)对于电子和其他微观粒子,由于同样具有波粒二象性,所以与它们 相联系的德布罗意波也是概率波。

2023年人教版高中物理复习第十二章第1讲波粒二象性

2023年人教版高中物理复习第十二章第1讲波粒二象性

第十二章波粒二象性原子结构原子核第1讲波粒二象性【课程标准】1.通过实验,了解光电效应现象。

能根据实验结论说明光的波粒二象性。

知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。

2.知道实物粒子具有波动性,了解微观世界的量子化现象。

体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。

【素养目标】物理观念:实物粒子具有波动性,光的波粒二象性;建立物质观。

科学思维:利用科学推理得出实物粒子也具有波粒二象性。

科学探究:通过实验探究光电效应现象的规律。

一、光电效应及其规律1.光电效应现象:在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,称为光电效应,发射出来的电子称为光电子。

2.光电效应规律:(1)每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于或等于这个极限频率才能产生光电效应。

(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大。

(3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。

3.爱因斯坦光电效应方程:(1)光子说:空间传播的光的能量是不连续的,是一份一份的,每一份叫作一个光子。

光子的能量为ε=hν,其中h是普朗克常量,其值为6.63×10-34J·s。

(2)光电效应方程:E k=hν-W0。

其中hν为入射光的能量,E k为光电子的最大初动能,W0是金属的逸出功。

(3)发光功率与单个光子能量的关系:发光功率P=n·ε,其中n为单位时间发出的光子数目,ε为单个光子的能量。

命题·科技情境智能手机的感光功能是通过光线传感器这一元件实现的。

光线传感器其实是根据光电效应的原理起作用的。

在光线照射下,电子能够从物质的内部向外发射而产生电力作用,以实现手机的感光调节。

如果仅降低光线的强度到一定程度,会不会可能没有电子从物质内部发射出来,从而无法实现感光调节?提示:不会;电子能否从物质内部飞出,取决于入射光的频率,与入射光的强度无关。

二、光的波粒二象性 1.光的波粒二象性:(1)光既具有波动性又具有粒子性,即光具有波粒二象性。

第十五章 第1讲 波粒二象性

第十五章 第1讲 波粒二象性

第十五章第1讲波粒二象性课标要求1、通过实验,了解光电效应现象。

知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。

能根据实验结论说明光的波粒二象性。

2、知道实物粒子具有波动性,了解微观世界的量子化特征。

体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。

必备知识自主梳理知识点一光电效应1.定义:在光的照射下从物体发射出的现象(发射出的电子称为光电子).2.产生条件:入射光的频率极限频率.3.光电效应规律(1)存在着饱和电流:对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多.(2)存在着遏止电压和截止频率:光电子的能量只与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关.当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应.(3)光电效应具有瞬时性:当频率超过截止频率时,无论入射光怎样微弱,几乎在照到金属时立即产生光电流,时间不超过10-9 s.知识点二爱因斯坦光电效应方程 1.光子说:在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量ε=.2.逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的.3.最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.4.光电效应方程 (1)表达式:hν=E k+W0或E k=.(2)物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量有一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能.知识点三光的波粒二象性与物质波1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有性.(2)光电效应说明光具有性.(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的性.2.物质波 (1)概率波:光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率的地方,暗条纹是光子到达概率的地方,因此光波又叫概率波.(2)物质波:任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=,p为运动物体的动量,h为普朗克常量.关键能力考点突破考点一光电效应现象和光电效应方程的应用例题1 (多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生.下列说法正确的是( )A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B.入射光的频率变高,饱和光电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生例题2 在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为 .若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验,则其遏止电压为 .(已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h)例题3.研究光电效应现象的实验装置如图(a)所示,用光强相同的黄光和蓝光照射光电管阴极K时,测得相应的遏止电压分别为U1和U2,产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图(b)所示。

结构化学知识点归纳

结构化学知识点归纳

结构化学知识点归纳结构化学知识点归纳根据北京大学出版社周公度编写的“结构化学”总结第一章量子力学基础知识一、微观粒子的运动特征h1. 波粒二象性:E =h ν, p =λ2. 测不准原理:∆x ∆p x ≥h , ∆y ∆p y ≥h , ∆z ∆p z ≥h , ∆t , ∆E ≥h 二、量子力学基本假设1. 假设1:对于一个量子力学体系,可以用坐标和时间变量的函数ψ(x , y , z , t ) 来描述,它包括体系的全部信息。

这一函数称为波函数或态函数,简称态。

不含时间的波函数ψ(x , y , z ) 称为定态波函数。

在本课程中主要讨论定态波函数。

由于空间某点波的强度与波函数绝对值的平方成正比,即在该点附近找到粒子的几率正比于ψ*ψ,所以通常将用波函数ψ描述的波称为几率波。

在原子、分子等体系中,将ψ称为原子轨道或分子轨道;将ψ*ψ称为几率密度,它就是通常所说的电子云;ψ*ψd τ为空间某点附近体积元d τ中电子出现的几率。

对于波函数有不同的解释,现在被普遍接受的是玻恩(M. Born)统计解释,这一解释的基本思想是:粒子的波动性(即德布罗意波)表现在粒子在空间出现几率的分布的波动,这种波也称作“几率波”。

波函数ψ可以是复函数,2=ψ*⋅ψ合格(品优)波函数:单值、连续、平方可积。

2. 假设2:对一个微观体系的每一个可观测的物理量,都对应着一个线性自厄算符。

算符:作用对象是函数,作用后函数变为新的函数。

线性算符:作用到线性组合的函数等于对每个函数作用后的线性组合的算符。

ˆ(c ψ+c ψ) =c A ˆˆψ A 11221ψ1+c 2A 2*ˆˆψ) *d τ的算符。

(A ψ1)d τ=∫ψ2(A 自厄算符:满足∫ψ21自厄算符的性质:(1)本证值都是实数;(2)不同本证值的本证函数相互正交。

ˆ作用于某一状态函数ψ,等于某一常数a 乘3. 假设3:若某一物理量A 的算符Aˆψ=a ψ,那么对ψ所描述的这个微观体系的状态,物理量A 具有确以ψ,即:Aˆ的本证值,ψ称为A ˆ的本证函数。

第一章 波粒二象性1

第一章 波粒二象性1

(4)、光电效应和时间的关系
1 2 mvm ekv eU 0 2
只要入射光的频率大于被照金属的红限频率,不管光的 强度如何,都会立即产生光电子,时间不超过10-9s。
讨论 用光的经典电磁理论无法解释光电效应:
1)光波的强度与频率无关,电子吸收的能量也与频 率无关,更不存在截止频率!
2)光波的能量分布在波面上,阴极电子积累能量克 服逸出功需要一段时间,光电效应不可能瞬时发生!
单缝
双缝
三缝
四缝
4. 随后,用衍射实验证实了中子、质子、原子和分子 等微观都具有波动性,德布罗意公式对这些粒子同 样正确性。
例题1:m = 0.01kg,v = 300m/s的子弹,求。
h h 6.63 10 34 2.21 10 m p mv 0.01 300
34
(三) 康普顿散射 康普顿(1923)研究X射线在石墨上的散射 =0 实验规律:在散射的X射 探测器 线中,除有波长与入射射 45 X射线 λ (>λ 线相同的成分外,还有波 长较长的成分。波长的 λ 0 偏移只与散射角 有关。 = 90 0 石墨
o o
0
)
oo
h c 0.024263 Ao m0c λ c叫电子Compton波长 90 讨论:波长改变的散射叫康普顿散射。按经典理论X射 线散射向周围辐射同频率的电磁波,而康普顿散射中波 135 长较长的成分经典物理无法解释。
0
ห้องสมุดไป่ตู้
2
(m
m0 1

c
2 2
)
光子的动量:
p mc
p
h
光的波动性: h 光的粒子性: 用光波的波长 h 用光子的质量、 p 和频率描述 能量和动量描述, 二者通过普朗克常数相联系。
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波粒二象性
一、选择题(1~8题为单项选择题,9~14题为多项选择题)
1.如图1所示,当弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,同时与锌板相连的验电器铝箔有张角,则该实验()
图1
A.只能证明光具有波动性
B.只能证明光具有粒子性
C.只能证明光能够发生衍射
D.证明光具有波粒二象性
2.频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为E km。

改为频率为2ν的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()
A.E km-hνB.2E km C.E km+hνD.E km+2hν
3.在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射锌和银的表面,都能发生光电效应。

对于这两个过程,下列四个物理过程中,一定相同的是()
A.遏止电压B.饱和光电流
C.光电子的最大初动能D.逸出功
4.当具有5.0 eV的光子射到一金属表面时,从金属表面逸出的电子具有的最大初动能为1.5 eV,为了使这种金属产生光电效应,入射光子的能量必须不小于()
A.1.5 eV B.2.5 eV C.3.5 eV D.5.0 eV
5.关于光电效应,下列说法正确的是()
A.极限频率越大的金属材料逸出功越大
B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应
C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小
D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多
6.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k-ν图象。

已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个E k-ν坐标系中,如图所示,用实线表示钨,虚线表示锌,则正确反映这一过程的是()
7.当加在光电管两极间的正向电压足够高时,光电流将达到饱和值,若想增大饱和光电流,应采取的有效办法是()
A.增大照射光的波长
B.增大照射光的频率
C.增大照射光的光强
D.继续增高正向电压
8.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。

强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实。

光电效应实验装置示意图如图2。

用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。

换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场。

逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电量)()
图2
A.U=hν
e-
W
e B.U=
2hν
e-
W
e
C.U=2hν-W D.U=5hν
2e-
W
e
9.关于光电效应的产生以及现象,下列描述正确的是()
A.逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
B.对某金属来说,入射光波长必须大于一极限值,才能产生光电效应
C.产生光电效应时从金属表面逸出的所有光电子的动能都相同
D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,一定是入射光的光子能量太小
10.如图3所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,
其原因可能是()
图3
A.入射光太弱
B.入射光波长太长
C.光照时间短
D.电源正、负极接反
11.在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是()
A.增大入射光的强度,光电流增大
B .减小入射光的强度,光电效应现象消失
C .改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应
D .改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大
12.在光电效应实验中,某同学用同一种材料在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间
的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图4所示。

则可判断出( )
图4
A .甲光的频率大于乙光的频率
B .乙光的波长大于丙光的波长
C .甲光、乙光波长相等
D .甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能
13.在探究光电效应现象时,某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属,逸出的
光电子最大速度之比为2∶1,普朗克常量用h 表示,光在真空中的速度用c 表示。

则( )
A .光电子的最大初动能之比为2∶1
B .该金属的截止频率为c 3λ
C .该金属的截止频率为c λ
D .用波长为52λ的单色光照射该金属时能发生光电效应
14.如图5所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直
线与横轴的交点坐标4.27,与纵轴交点坐标0.5)。

由图可知( )
图5
A .该金属的截止频率为4.27×1014Hz
B .该金属的截止频率为5.5×1014Hz
C .该图线的斜率表示普朗克常量
D .该金属的逸出功约为1.78 eV
答案:DCBCAACB AD BD AD BC BD ACD。

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