量子论初步
量子论初步PPT课件
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C.若增加绿光的强度,单位 时间内逸出的光电子数目也 增加. D.若增加绿光的照射时间,可 产生的光电流也增加.
二、光的波粒二象性
1.光是一种波，是一种电 磁波（横波），同时光还 是一种粒子，所以光具有 波粒二象性。
2.光波又是概率波。
二、光的波粒二象性
3.当研究个别光子的行为 时，及研究光与物质相互 作用时，表现出粒子性； 当研究大量光子的行为时， 及研究光的传播过程时， 呈现出的是波动性。
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
出功不同。有：W=hν0
②光电效应方程：Ek=hν-W
例题分析
例.用绿光照射某种金属,恰好能 产生光电效应,则( )
A.若改用较强的黄光,只要照 射时间足够长,仍可产生光电 效应. B.若改用较弱的紫光,光电子 的最大初动能一定增加.
例题分析
例.用绿光照射某种金属,恰好能 产生光电效应,则( )
三、玻尔原子模型 能级
对原子世界认识的发展过程：
电子的发现 汤姆生的枣糕模型
核式结构模型 α粒子散射实验
核式结构与经典 的电磁理论矛盾
玻尔理论
三、玻尔原子模型 能级
1.轨道量子化假设：
三
rn n 2 r1
条 2.能级量子化假设：
近代物理PPT课件
2．核能
核反应中放出的能量称为核能.如
光子能量2.2MeV
释放核能的有效途径？
３．重核裂变 轻核聚变
重核裂变
轻核聚变
经典物理与近代物理
物理学研究的对象：
思维方法
物质
基本结构
相互作用
运动规律
实验手段
经典物理
19世纪以前
宏观低速
相对论★
量子论
原子核
理论和实践表明：
近代物理
知识结构
第二十一章 量子论初步
一、光电效应
1.现象：
在光的照射下从物体表面发射出电子的现象
例1. 实验中，在弧光灯与锌板间加入一块厚的透明玻璃板时，发现验电器指针不会发生偏转，则根据所学知识，你对于该实验能作出的推断是（ ） A．用可见光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用弧光灯照射锌板时，使锌板产生光电效应的是其中的紫外线成份 C．厚的透明玻璃板能吸收紫外线 D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
t=3.2×17s
例2、原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为 式中n=1，2，3…表示不同的能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是（ ）
（h为普朗克常量ห้องสมุดไป่ตู้p为物体的动量）
物质
实物 如质子、电子等
场 如电场、磁场等
(光是传播着电磁场
光子
p=mv
三、玻尔的原子模型 能级
物理量子论初步知识点归纳
物理量子论初步知识点归纳物理量子论初步知识点归纳一. 教学内容：量子论初步二. 要点扫描（一）光电效应1. 现象：在光（包括不可见光）照射下物体发射出电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。
s，几乎是瞬时产生的.说明：（1）光电效应规律“光电流的强度与入射光的强度成正比”中“光电流的强度指的是光电流的最大值（亦称饱和值），因为光电流未达到最大值之前，其值大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关. 只有在光电流达到最大以后才和入射光的强度成正比.（2）这里所说“入射光的强度”，指的是单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数. 但若换用不同频率的光照射，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流也不同.（二）光子说1. 光电效应规律中（1）、（2）、（4）条是经典的光的波动理论不能解释的，（1）极限频率光的强度由光波的振幅A决定，跟频率无关，只要入射光足够强或照射时间足够长，就应该能发生光电效应.（2）光电子的最大初动能与光强无关，（3）波动理论还解释不了光电效应发生的时间之短10－9s能量积累是需要时间的2. 光子说却能很好地解释光电效应. 光子说认为：（1）空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子.（2）光子的能量跟它的频率成正比，即E＝hv＝hc／λ 式中的h 叫做普朗克恒量，h＝6. 610＿34J?s.因斯坦利用光子说解释光电效应过程：入射光照到金属上，有些光子被电子吸收，有些没有被电子吸收；吸收了光子的电子（a、b、c、e、g）动能变大，可能向各个方向运动；有些电子射出金属表面成为光电子（b、c、g），有些没射出（a、e）；射出金属表面的电子克服金属中正电荷引力做的功也不相同；只有从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力做的功最少（g），飞出时动能最大。
《量子论初步》课件
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汇报人：PPT
量子密码学
量子密钥分发：利 用量子力学原理实 现密钥分发，确保 通信安全
量子加密通信：利 用量子密钥加密通 信，确保通信内容 不被窃听
量子安全认证：利 用量子密钥进行身 份认证，确保身份 真实性
量子安全存储：利 用量子密钥进行数 据存储，确保数据 安全
量子传感器和量子成像
量子传感器：利用量子效应进行高精度测量，如磁场、温度、压力等
1926年，薛定谔提出波动力学，量子论 得到进一步完善
1913年，玻尔提出原子模型，量子论开 始形成
1927年，狄拉克提出相对论量子力学， 量子论进入新阶段
量子论的发展历程
1900年，普朗克提出量子论的雏形，提出能量量子化概念 1913年，玻尔提出玻尔模型，解释氢原子光谱 1925年，海森堡提出不确定性原理，量子力学的基本原理之一 1926年，薛定谔提出薛定谔方程，量子力学的基本方程之一 1927年，玻尔提出互补原理，量子力学的基本原理之一 1930年，狄拉克提出狄拉克方程，描述电子的运动和自旋
量子论初步
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单击输入目录标题 量子论的背景和历史 量子论的基本概念 量子论的实验验证 量子论的应用前景 量子论的哲学思考
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量子论的背景和历史
量子论的起源
1900年，普朗克提出量子概念，量子论 开始萌芽
1925年，海森堡提出不确定性原理，量 子论进入成熟阶段
1905年，爱因斯坦提出光量子假说，量 子论得到进一步发展
量子成像：利用量子效应进行高分辨率成像，如医学成像、遥感成像等 量子通信：利用量子效应进行安全通信，如量子密钥分发、量子隐形传 态等 量子计算：利用量子效应进行高效计算，如量子模拟、量子优化等
第二十一章 量子论初步
第二十一章量子论初步
§21.1 光电效应光子
学习要求：
1.理解光电效应中极限频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾
2.知道光电效应的瞬时性及其与光的电磁理论的矛盾
3.理解光子说及其对光电效应的解释
4.理解爱因斯坦光电效应方程并会用来解决简单问题
Heinrich Rudolf Hertz
1857－1894
普通光
教材P41例题 思考题：
在上图所示的光电效应实验中，已知G 表有示数。
（1）若将滑片P 逐渐向右滑动，
G 表示数如何变化？
（2）若将电源正负极反向再将滑片P 从最左边向右滑动，G 表示数又如何变化？ （3）在第（2）问中G 表示数稳定后，若增大入射光强度而频率不变，G 表示数又有何变化？
（4）在第（2）问中G 表示数稳定后，若增大入射光频率而强度不变，G 表示数又有何变化？
作业：
1. 再读教材，领会光电效应与波动理论的矛盾以及光子说对光电效应的解释
2. 阅读练习册讲解部分（含例题和变式训练）并完成课后作业。
第二十二章 量子论初步
1、可见光子的能量有多大？求波长
是0.4微米的可见光子和波长为
10-7微米的γ射线光子的能
量?(用电子伏特作为能量单位)
解答
2、使锌产生光电效应的最长波长是 0.3720微米，锌的逸出功是多少？
解答
小
结
光电效应现象
光电效应的基本规律
爱因斯坦光电效应方程 光电管及其应用
光电效应——在光的照射下物体发射电子的 现象（光电子）
光子说对光电效应的解释：1、光子照射到金属上时，光子一 次只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子只能获得一个 光子的能量，电子吸收光子后能量增加，如果能量足够大，就 能摆脱金属中正电荷对其的束缚，从金属表面逸出成为光电子。 2、不同金属内正电荷对电子的束缚程度不同，因此电子逃 逸出来所做的功也不一样。如果光子的能量E（v）小于使 电子逃逸出来所需的最小功，那么不论光多强，照射时间 多长，都不能产生光电效应，这就是为什么存在着极限频 率。 3、每个光子吸收一个电子的时间非常迅速，所以光电效 应有瞬时性。
4、当入射光的频率大于极限频率时，
光电流强度与入射光的强度成正比。
五、光电管及其应用
光电管应用在各种自动化装置及有声电影、无线 电传真、光纤通信等技术装置里。 构造图：
原理：光电效应能把光信号转
变为电信号（而且几乎同步）。 如图，改变光的强弱就会从电流 表中读数变化得到电流的强弱。
某金属在一束绿光的照射下发生了光电效应， 则下列说法正确的是 A.若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸 出的光电子数目增加 B.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子 的最大初动能增加 C.若改用同强度的紫光照射，则逸出的光电 子的最大初动能增加 D.若改用同强度的紫光照射，则单位时间内 逸出的光电子数目不变
2016年高考物理量子论初步和原子核
2016年高考物理量子论初步和原子核2016年高考物理试题中，量子论和原子核是必考内容。
量子论，是研究微观物质世界的基本物理理论，它在信息、计算机、通信等技术领域具有广泛的应用。
原子核，是物质世界构成的基本部分，研究原子核结构与变化规律可以深入理解物质的本质。
本文将从初步概念入手，全面阐述量子论和原子核的相关知识。
一、量子论初步量子理论是20世纪出现的，它突破了经典力学的桎梏，开启了物理世界的全新局面。
量子论达到了精度和理论的高峰，将成为人类探索微观领域的最强工具。
量子物理的基本概念包括：1.粒子波性粒子波性是指粒子固有的波特性。
20世纪初，普朗克提出能量量子化的理论，狄拉克进一步发展了粒子波性的观念。
粒子既具有粒子的位置和动量特性，又具有波的传播规律。
物理学家们深入研究粒子波性，为后来的量子力学奠定了理论基础。
2.量子力学量子力学是研究微观世界的基础科学理论。
它从微观粒子的运动状态出发，描述物体在不同状态下的行为。
简单来说，量子力学在微观领域中描述各种现象，它创造了描绘物理系统的数学语言和技术。
3.波函数波函数是量子力学中最重要的基本概念之一。
它是描述一个量子系统的函数，常用于计算量子力学中的各种物理量。
波函数的物理意义是描述量子物理系统中电子云的性质，包括密度、形状、能量等。
二、原子核原子核是指由质子和中子组成的核心部分。
原子核稳定性和反应性质对于许多物理学和化学领域的研究起着重要的作用。
原子核结构和原子核反应规律是物理实验与理论研究中的重要问题之一。
以下是原子核结构的基本内容：1.质子和中子质子是原子核中带正电的粒子。
质子和中子都是核子，共同组成原子核。
中子是与质子具有相同质量的中性粒子，它们通常呈现固有的结合状态，也就是在一起的状态。
核力负责使质子和中子结合在一起。
2.核荷数核荷数是指原子核中的质子数，相当于该原子在中性状态下的原子序数。
核荷数决定了原子核的性质，它与化学元素的周期表有密切关系。
量子论的初期发展
量子论的初期发展1、普朗克与能量子的诞生马克斯·普朗克（Planck Marl Ernst Ludwig ，1858～1947）1858年4月18日诞生于德国的一座小城基尔，他出生于牧师、学者和法学博士的家庭；普朗克在基尔接受了初等教育，1867年全家迁到巴伐利亚的慕尼黑后，他进入了马克西米中学就读。
中学毕业后，普朗克先后在慕尼黑大学和柏林大学就读，当时的物理学大师赫姆霍兹、基尔霍夫和数学家魏尔斯特拉斯(Weierstrass Karl Theoder Wilhelm)都是他的导师。
这些大师的深邃思想，使普朗克大开眼界。
同时他还精读著名热力学家克劳修斯的著作，从而开始热衷于对“熵”的研究。
年仅21岁的普朗克就以题为《论热力学第二定律》的论文获得博士学位。
1885年，普朗克被聘为德国基尔大学“特命”副教授；1889年，他又接替了柏林大学他的导师基尔霍夫的位置。
1892年，他晋升为正教授。
赫姆霍兹评价说：他用热力学的方法得到了物理化学家们从关于原子和离子的特殊假设中得到的确切无疑的结果。
就这样，普朗克成了世界上经典热力学的权威，并一直保持了这种权威地位。
1894年，普朗克转到了当时物理学的研究热点：黑体辐射问题。
从而导致了量子论的诞生。
1、1 量子概念的诞生十九世纪未叶，黑体辐射问题成了当时物理学界研究的热点问题，1879年斯忒藩（Stefan Joseph ，1835～1893）从实验入手，1884年玻尔兹曼从热力学理论入手，得到了黑体的总辐射能（W ）与绝对温度(T )的四次方程成正比的斯忒藩-玻尔兹曼定律。
1896年，维恩（Wien Wilhelm ，1864～1929）根据热力学、结合经验数据得到了维恩辐射定律；维恩辐射定律在波长较短、温度较低时才与实验结果相符，而在长波区域则系统地低于实验值。
1900年6月，英国著名物理学家瑞利根据经典物理学的基本原理推导出一个黑体辐射定律，瑞利的推导中错了一个因子，后来（1905）被年轻的英国天文学家金斯（James Hopwood Jeans ，1877～1946）纠正，所以这个公式又叫做瑞利—金斯辐射定律。
第二十一章 量子论初步
需克服原子核的吸引而做功 脱离金属所需做功的最小值：逸出功W
Ek = hν – W
解释勒纳德实验结果 1.光电效应是否发生取决于光的频率； 2.对于同种频率的光，光电子的最大初速 度与光的强度没有关系； 3.光电效应瞬时发生。
Robert Andrews Millikan 1868-1953
由于对数学和物理学的成就，特别是对光 电效应的解释，爱因斯坦获得192ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年诺贝 尔物理学奖 由于对基本电荷的研究以及对光电效应方 程的证实，密立根获得1923年诺贝尔物理 学奖
第一节 光电效应 光子
重庆市第一中学校 李忠相
光电子 光 G 电 流
G
V
A K
P.E.A.Lenard,1862-1947
S
1.光电效应是否发生竟然取决于光的频率！ 2.对于同种频率的光，光电子的最大初速 度竟然与光的强度没有关系！ 3.光电效应竟然瞬时发生！
Albert Einstein 1879－1955 1.光量子（光子） 光的发射、传播和吸收均以光子为基本单位 每个光子能量：E=hν h=6.63×10-34J•s，普朗克常数 2.光子被吸收过程 一个光子的能量一次性全部被吸收 一个电子一次只吸收一个光子的能量 3.电子逸出过程
G
A K
V P
S
在上图中，已知当开关S闭合时G表有示数。 （1）若将滑片P逐渐向右滑动，G表示数如何变化？ （2）若将电源正负极反向再将滑片P向右滑动，G 表示数又如何变化？ （3）在第（2）问中G表示数稳定后，若增大入射光 强度而频率不变，G表示数又有何变化？ （4）在第（2）问中G表示数稳定后，若增大入射光 频率而强度不变，G表示数又有何变化？
2006年物理高考复习四----量子论初步
2006年物理高考复习四----量子论初步一、知识结构二、重点难点简析1．光电效应现象(1)现象 光照使金属发射电子的现象。
(2)规律 ①能否使金属发射光电子，取决于入射光频率，每一种金属都有发生光电效应现象的极限频率；②发射出的光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，而与入射光强度无关；③光电子的发射几乎是在瞬间(10－9秒)完成的；④饱和光电流与入射光强度成正比。
(3)解释 为了解释光电效应现象中所表现出来的四条规律，不得不把光看作是一份一份地不连续传播的，每一份叫做一个光子，其能量为E=hv ，这实际上就是所谓的“光子说”的基本内容，在“光子说”的基础上，很容易对光电效应中的种种现象作出解释。
2．爱因斯坦方程与能量守恒定律频率为v 的单射光照射到逸出功为W 的金属板上，若入射光频率大于金属板的极限频率，则将发生光电效应现象，所产生的光电子的最大初动能为w hv mv 212m -= 这就是所谓的爱因斯坦方程，其本质是能量守恒定律在光电效应现象中的特殊表现形式。
3．光的波粒二象性(1)干涉、衍射等现象，表明光是一种波；光电效应现象又表明光是一种粒子。
光既有波动性，又有粒子性，即光具有波粒二象性。
(2)大量光子的运动规律表现为波动性；单个光子的行为表现为粒子性。
光在传播过程中，更多地表现出波动性；光在与其它物体发生作用时，更多地表现出粒子性。
光的波长越长，其波动的特性越明显；光的频率越高，其粒子的特性越显著。
4．玻尔的“半经典”原子理论玻尔保留了卢瑟福核式结构理论中部分成功的经典理论，同时又引入了量子观念，提出了三条假设，形成所谓的“半经典”的原子理论。
(1)“定态假设”原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽作变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。
定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围；原子中电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约。
(2)“跃迁假设”电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定12E E hv -=跃迁假设对发光（吸光）从微观（原子等级）上给出了解释。
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选修3-5：光电效应、原子结构
1.如图1所示为一真空光电管的应用电路，其阴极材料的极限频率为4.5X1014Hz，则下列说法正确的是（）
A、发生光电效应时，电路中光电流的大小决定于光的频率。
B、发生光电效应时，电路中光电流的大小决定于光的强度。
C、当用波长为0.5um的光照射时，电路中没有光电流。
D、光的照射时间越长，电路中的光电流也越大。
E、要使光电流最大，电源左端为正极，且流过电流表G的电流方向是从a到b。
F、上图中，如果把电源反接，电流表示数肯定为零。
G、上图中，如果断开开关S，电流表示数不一定为零。
2.用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的初动能增大，应（）
A、改用红光照射
B、增大绿光的强度
C、增大光电管上的加速电压
D、改用紫光照射
3.用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。
在这两个过程中，对下列四个量，
一定相同的是（），可能相同的是（），一定不相同的是（）。
A、光子的能量
B、光电子的逸出功
C、光电子的动能
D、光电子的最大初动能
4.分别用波长为λ和3λ/4的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1: 2，以h表示普朗克常
量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）
A、hc/2λ
B、2hc/3λ
C、3hc/4λ
D、4hc/5λ
5.在做光电效应试验时，某金属被光照射发生的光电效应，实验测得光电子的最大动能E k与入射光的频率v的关
系如图2所示，由图像可知（）
A、该金属的极限频率和极限波长
B、普朗克常量
C、该金属的逸出功
D、单位时间内逸出的电子数
6.在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上。
假设现在只让一个光子通过单缝，
那么该光子（）
A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性
7.能引起人的视觉的光的最小强度是每秒钟单位面积上获得n个光子的能量。
有一点光源以功率P向外发出波长
λ的单色光，若以h表示普朗克恒量，c表示光速，则 ( )
A．光源每秒钟发出Pλ/hc个光子B．光源每秒钟发出hc/Pλ个光子
C. 当人距光源以外就看不到光源D．当人距光源以外就看不到光源
8.一群处于基态的氢原子吸收某种单色光子后，向外辐射出v1、v2、v3三种频率的光子，且v3>v2> v1，则（）
A．被氢原子吸收的光子能量为hv3 B．被氢原子吸收的光子能量为hv2
C. 被氢原子吸收的光子能量为hv1 D．被氢原子吸收的光子能量为h（v1+v2）
9.根据理论，在氢原子中，量子数n越大在，则（）
A. 原子轨道半径越小
B. 核外电子速度越小
C. 原子能级的能量越小
D. 原子的电势能越小
10.在x射线管中由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括x光在内的各种能量的光子，其中光子能量的
最大值等于电子的动能。
已知阳极与阴极之间的电势差为U，普朗克常量为h，电子电量为e和光速为c；则可知该X射线管发出的X光的（）。
A、最短波长为c/eUh
B、最长波长为hc/eU
C、最小频率为eU/h
D、最大频率为eU/h
11.已知氢原子基态能量为-13.6ev，下列说法正确的是（）
A、用14.0ev的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离；
B、用12.09ev的光子照射，可使处于基态的氢原子激发；
C、用12.09ev的光子照射处于n=2激发态的氢原子，可被氢原子吸收；
D、一个处于n=3激发态的氢原子向低能级跃进时辐射光子的能量为1.89ev，10.20ev和12.09ev.
12.如图3所示是氢原子能级图的一部分，a、b、c分别表示氢原子在三种跃迁过程中辐射的光子，它们的能量和
波长分别为Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，则下列关系中正确的是（）
A、1/λc = 1/λa +1/λb
B、λc = λa + λb
C、1/λa = 1/λb+1/λc
D、Ec = Ea + Eb
13.氢原子基态电子轨道半径r1 = 0.53*10-10m，基态能级值E1 = -13.6ev，量子数为n的能级值En = 。
（1）电子在基态轨道上运动时的动能和势能各是多少？
（2）使处于基态的氢原子电离，至少需要吸收多少能量？
（3）若此能量由照射光提供，那么光子的频率要多大？
14.波长为λ = 0.17um的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最
大半径为r的匀速圆周运动，已知rB=5.6*10-6Tm，电子质量m=9.1*10-31kg,电量e=1.6*10-19c。
求：（1）光电子的最大初动能；
（2）金属筒的逸出功。
15.在图1光电管应用电路中，阴极k用极限波长λ0 = 0.66um的金属制成，现用波长λ = 0.50 um的绿光照射阴极k。
调整两个极板电压，当两板电压U0 =2.5 V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64 μA，求：（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；（2）如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能又为多少？
16.太阳光垂直照射到地面上时，地面上每平方米接收的太阳光的功率为1.4kw，其中可见光部分约占45%。
（1）假如以为可见光波长约为0.5um，日地间距离R = 1.5*1011m，h=6.63*10-34Js，试估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？（2）若地球半径r=6.4*106m，估算地球接受的太阳光的总功率。