沪科版高中物理必修二6.4《微观世界与量子论》word学案
物理沪科版必修2学案：课堂互动 6.4微观世界与量子论
课堂互动三点剖析一、量子化现象1．光电效应（1）光电效应的规律：①每种金属都有发生光电效应的极限频率；②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随着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．（2）极限频率：对于一定金属来说，逸出功W的值是一定的，所以入射光子的频率ν越大，光电子的最大初动能也越大，如果入射光子的频率比较低，光的能量小于金属的逸出功，就不能发生光电效应了，这就是存在极限频率的原因，极限频率ν0可由下式求出：hν0=W，即ν0=W[]h.不同金属的逸出功不同，所以它们的极限频率也不同，如果入射光比较强，那就是单位时间内入射光子数目多，因此产生的光电子也比较多．2．光的波粒二象性在宏观上，大量光子表现为波动性，在微观上，个别光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性，即光具有波粒二象性．例如，在光的双缝干涉实验中，如果短时间内曝光，发现光子在底片上呈现不规则分布的点，长时间曝光才形成明暗相间的条纹．说明了少量光子与其他物质产生作用时表现出粒子性，而大量光子与其他物质产生作用时表现出波动性．3．原子光谱原子光谱分为：（1）发射光谱：由发光物体直接产生的光谱．发射光谱又分为连续光谱和明线光谱．（2）吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收而形成的，其特点是在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成．例如，太阳光中的连续谱线中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素．这些元素把太阳光谱中相应波长的光吸收了，会在太阳光的连续谱线中留下暗线．【例1】关于光电效应现象，下列说法正确的是（）A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象B．在光电效应现象中，产生的光电子最大的初动能跟入射光的频率成正比C．产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比解析：(1)当入射光频率大于极限频率时才能发生光电效应，设此时波长为λ0，极限频率为ν0，则由光速c＝λν，可知当光波波长大于极限波长λ0时，其频率将小于极限频率ν0，所以大于极限波长的光不能使金属发生光电效应，因此选项A错误．(2)由光电效应方程E k＝hν－W可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但并不与入射光频率成正比，因此选项B错误．由于光电子的最大初动能与入射光的强度无关，显然选项C错误．(3)若光强度增大到原来的n倍，则单位时间内入射光的能量就增大到原来的n倍．在入射光频率一定时，单个光子的能量不变，则单位时间内入射的光子数将增大到原来的n倍，因此选项D正确．答案：D二、量子理论1．普朗克的能量子假说物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份就是一个最小的能量单位．这个不可再分的最小的能量单位称为“能量子”．并且能量子的能量与频率成正比．2．爱因斯坦的光子说光在传播过程中，能量是不连续的，它由数值分立的能量子组成，爱因斯坦称这些能量子为光量子，也称为“光子”．普朗克的能量子假说及爱因斯坦的光子说认为能量子的能量与频率成正比，如果能量子的能量用E 来表示，它的数值等于辐射的频率ν乘上一个常量h ，即E ＝hν，其中h 称为普朗克常量，实验测得h ＝6.62×10-34 J·s. 3.量子理论对现象的解释 光子说对光电效应的解释：当光子照射到金属表面上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻增加了，不需要积累能量的过程．如果电子的动能足够大，能够克服内部原子核对它的引力，就可以离开金属表面逃逸出来，成为光电子，当然，电子吸收光子能量后可能向各个方向运动．有的向金属内部运动，并不出来．向金属表面运动的电子，经过的路程不同，途中损失的能量也不同．唯独金属表面上的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出，这个功叫逸出功．根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量hν和逸出功W 之间的关系为：21mv 2=hν-W ，这个方程叫爱因斯坦光电方程．【例2】 对光电效应的解释正确的是（ ）A ．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最初动能就越大D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同解析：按照爱因斯坦的光子说，光的能量是由光的频率决定的，与光强无关．入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子．因此光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应． 答案：BD 各个击破 类题演练 1光电效应实验的装置如图6-4-1所示，则下面的说法中正确的是（ ）图6-4-1A ．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B ．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C ．锌板带的是负电荷D ．使验电器指针发生偏转的是正电荷解析：将擦亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射（弧光灯发出紫外线），就可以发生光电效应（即验电器指针张开一个角度），说明锌板带了电，因为是电子逸出，所以锌板带正电．绿光不能使锌板发生光电效应．答案：AD 类题演练 2下列说法中正确的是（ ） A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D.γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性解析：光的波长越长，越容易绕过障碍物继续传播，越显示其波动性，反之越容易显示其粒子性；光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的实物粒子，它们虽然都是微粒子，但有本质的区别. 答案：C 变式提升 1下列说法中正确的是（ ）A ．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性B ．光频率越大，波长越大C ．光的波长越大，光的能量越大D ．光在真空中的传播速度为3.00×108 m/s解析：光的干涉和衍射是大量光子和物质相互作用的结果，体现了波动性；光的波长越长，则频率越小，光子的能量越小．光在真空中的传播速度就是3.00×108 m/s. 答案：AD 类题演练 3激光的主要特点之一是它的频率很大，设P 表示激光功率，λ表示激光波长，则激光器每秒射出的光子数是（ ）A.hcP λ B.c hp λ C.hc P h λ D.λPhc解析：单位时间内发射的激光的能量为P ，每一个光子的能量为hν=λch ，所以单位时间内射出的光子的个数为n=chpλ.答案：A 变式提升 2现用波长为400 nm 的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种（普朗克常量h ＝6.62×10-34 J·s ，光速为c ＝3.00×108 m/s ）（ ）A ．2种B ．3种C ．4种D ．5种 解析：该单色光的一个光子的能量是： E=hν=λhc=4.95×10-19 J.大于铯和钙的逸出功.答案：A。
高中物理 第6章 经典力学与现代物理 6.4 微观世界与量子论学案 沪科版必修
高中物理第6章经典力学与现代物理 6.4 微观世界与量子论学案沪科版必修6、4 微观世界与量子论思维激活如图6-4-1所示，大千世界，五彩斑斓，雨后彩虹令人赏心悦目，蓝天白云使人心旷神怡，大街上闪烁的霓虹灯令人目不暇接……这一切都是“光”的杰作、我们生活在一个光的世界，可是你有没有想过，“光”到底是一种怎样的物质呢？图6-4-1 提示在研究光的本性的历史上，具有代表性的学说有五种、（1）微粒说：这个学说是17世纪末提出的，代表人物是牛顿、牛顿根据光的直线传播、光的反射和折射、光具有能量等特点，提出光是由一种具有完全弹性的球形微粒大量聚集而成的，这些微粒在均匀介质中以极高的速度做直线运动、（2）波动说：这个学说的代表人物是与牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯、他根据光与机械波有类似特征，提出光是以光源为振源的某种振动，光是在一种特殊的弹性物质“以太”中传播的弹性机械波、但实验证明这种“以太”物质是不存在的、从现代光学论来看，微粒说和波动说都没有能揭示光的实质、在当时的实验条件下各自只能解释一些光现象，但又有一些无法解释的问题、（3）电磁说：这个学说的代表人物是麦克斯韦、19世纪后期，麦克斯韦根据理论上得到的电磁波的速度与实际测得的光速相同、电磁波和光都可以在真空中传播而不需要介质等，预言光是一种电磁波、后经赫兹实验证实电磁波确实存在，这样光的电磁说就诞生了、经过科学家的努力，测出了光波的波长，并同各种电磁波一起组成了排列有序的电磁波谱，光作为一种电磁波在电磁波谱中占据了它应有的位置、光的电磁说使光的波动理论发展到了相当完美的程度，取得了很大的进步，使人们在对光的认识上跨进了一大步、（4）光子说：这个学说的代表人物是爱因斯坦、光子说的要点是：光由光子组成，在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，每个光子具有能量E＝hν、（5）光的波粒二象性：现在，科学家对光的本性的认识是：光具有波粒二象性、个别光子的行为显示出粒子性；频率越高的光子，能量越大，粒子性越明显，但这种粒子又不同于宏观现象中的质点；大量光子的作用显示出波动性，频率越低，波动性越明显，但它又不同于机械波，亦不同于电磁振荡产生的电磁波、自主整理一、光电效应1、定义：当紫外线这一类波长较短的光照射金属表面时，金属便有电子逸出、这种现象称为光电效应、2、光电效应的规律①每一种金属都有发生光电效应的极限频率ν0，入射光的频率必须大于这个极限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，只随入射光频率的增大而增大、③当入射光的频率大于极限频率时，光电流与入射光强度成正比、④从光照射到物体至发射出光电子的时间几乎是瞬时的，一般不超过10-9s、3、光子说（1）概述：爱因斯坦于1905年提出光子说、光在空间的传播是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为E=hν，ν为光的频率，普朗克常量h=6、6310-34 Js、光子具有动量和能量、4、光的波粒二象性：光既是电磁波，又具有粒子的特征，即光具有波粒二象性、一切辐射（电磁波和热辐射）都具有波粒二象性、二、连续光谱与线光谱1、连续光谱①形式：连续光谱是由连续分布的一切波长的光组成、②产生：炽热的固体及液体和高（气）压气体直接发光时形成连续光谱、2、线状光谱（分为明线光谱和吸收光谱）①形式：明线光谱由一些不连续的亮线组成，吸收光谱是在连续光谱的背景上分布着若干条暗线、②产生：稀薄气体发光形成明线光谱，当白光通过气体时，才形成吸收光谱（暗线光谱）、③特征谱线：每种元素的原子只能发出某些具有特定波长的光谱线，这些光谱线叫做那种元素的特征谱线，线状谱和吸收谱都属于特征谱线、同种元素的线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线是一一对应的，通常看到的吸收光谱中的暗线要比线状谱中的亮线要少一些、3、能级（1）定义：原子的不连续的能量状态叫做能级、（2）基态：原子最低能级所对应的状态叫做基态、（3）激发态：比基态能量高的状态叫激发态、4、玻尔理论对线状光谱的解释原子处于一系列不连续的能量状态中，当原子从高能级向低能级跃迁时会发射光子；当原子吸收光子时可从较低能级跃迁到较高能级、三、实物粒子与波德布罗意理论指出，每个物质粒子都伴随着一种波，这种波称为物质波，又称为概率波、德布罗意理论揭示了物质（包括光和电子）的统一性、德布罗意波波长公式为λ=式中λ是波长，p是实物的动量，h是普朗克常量、德布罗意波的一个重要应用就是电子显微镜的发明、高手笔记1、经典理论“光的波动说”解释光电效应遇到的困难（1）光的波动说认为，光的能量由光的强度决定，光的强度又是由光的振幅决定的，跟频率无关，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都会使电子获得足够的能量产生光电效应，跟光的频率无关、这一点与实验结果矛盾、（2）波动理论不能解释光电子的最大初动能只与光的频率有关、（3）产生光电效应的时间极短，也跟波动理论有尖锐的矛盾、2、光子说对光电效应的解释当光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻就增加了，不需要积累能量的过程、如果电子的动能足够大，能够克服内部原子核对它的引力，就可以离开金属表面逃逸出来，成为光电子、当然，电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，并不出来、向金属表面运动的电子，经过的路程不同，途中损失的能量也不同、唯独金属表面上的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出、这个功叫做逸出功、如果入射光子的频率比较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应了，这就是存在极限频率的原因、不同金属的逸出功是不同的，所以它们的极限频率也不同、3、光的波粒二象性（1）光的波动性①光在传播过程中主要表现为具有波动性，光波具有一定的频率和波长、②光的波动性是大量光子的集体行为、（2）光的粒子性①光在与其他物质发生相互作用时主要表现为粒子性，光子具有一定的能量和动量（p=h/λ）、例如，光电效应是光子与金属原子相互作用时发生的现象、②光的粒子性是少量光子的个别行为、例如，在光发生光电效应时，每入射一个光子，从金属中只能发射出一个光电子，总是一对一的关系、即使入射光子的能量是发射出光电子所需能量（逸出功）的2倍，也不可能入射一个光子，却一下发射出两个电子，那份多余的能量只是用来增加光电子的最大初动能、4、玻尔的原子理论（1）定态量子化假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态、（2）跃迁量子化假设：原子从一种定态（Em）跃迁到另一种定态（En）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hν=|Em-En|、（3）能量量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应、原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的、名师解惑1、怎样理解光的强度？剖析：光的强度是指单位时间内在垂直于光的传播方向单位面积上通过的光的能量、若单位时间射到金属表面上单位面积的光子数为n，每个光子的能量为hν，则光强为nhν、对同频率的光来说，光的强度显然由单位时间内照到金属上的光子数决定、对不同频率的光来说，光子数相同时，频率高的能量大、2、怎样理解原子光谱是不连续的？剖析：（1）原子发生能级跃迁时所发射和吸收的光子的频率由下式决定：hν＝Em-En、（2）由于能量的不连续性，从而决定了对应的光波波长的不连续性，不同原子的结构不同，对应的能级也不相同，因此发射出的光所对应的光波波长也不相同，各自有其对应的特征谱线、这就表明原子光谱是分立的线状谱、3、宏观物体也具有波粒二象性吗？剖析：电子、质子等微观粒子具有波粒二象性已是无可争议的事实，因为人们已经通过实验观察到了它们的干涉和衍射等现象、宏观物体由于运动动量较大，根据德布罗意波长与动量的关系λ=，波长非常非常小，尽管不容易观察到它们的干涉、衍射等波的现象，但它们仍然具有波动性，有它们的波长，因此宏观物体也具有波粒二象性、。
沪教版物理共同必修2 - 6.4 微观世界与量子论-教案设计+学案(无答案)
微观世界与量子论（教案）【教学目标】1．初步认识量子物理学与经典物理学的区别，了解量子物理学对人类社会的进步产生的影响。
2．了解光电效应的实验规律，从中感受光的粒子性，通过对实验的研究和分析使学生了解光子、光子的能量νhE=、极限频率、光电子和光电流的基本概念。
3．了解光谱、氢原子光谱，知道用玻尔的原子模型来解释原子的线状光谱，知道原子的νh︱E m-E N︱决定。
能级以及原子跃迁时发射或吸收光子的频率由=4．介绍光的波粒二象性和物质波，进一步开拓学生的视野，能够更全面地认识整个物理学的发展、人类对整个自然的认识。
【教学重难点】1．了解光电效应的实验规律，从中感受光的粒子性，通过对实验的研究和分析使学生了解光子、光子的能量νhE=、极限频率、光电子和光电流的基本概念。
2．了解光谱、氢原子光谱，知道用玻尔的原子模型来解释原子的线状光谱，知道原子的νh︱E m-E N︱决定。
能级以及原子跃迁时发射或吸收光子的频率由=【教学过程】1．光电效应是人类认识到光具有粒子性的重要实验，也是量子物理学产生的实验基础。
注意以下几点：（1）赫兹等科学家发现光电子是人们进一步研究光电效应的开始，在这里可以暗示学生光可能有能量；（2）实验探究——光电效应的实验规律是本节的重点，要使学生在实验探究过程中认识光电管、光电流，感受到光具有能量并且与其频率有关，理解极限频率、光的强度等概念。
（3）在上面实验的基础上介绍爱因斯坦的光量子理论，让学生用E=νh去感受不同频率的光所具有的能量不同。
2．实验指导：（1）介绍光电管以及实验电路；（2）引导学生使用正确的探究方法（包括如何改变条件、控制变量）；（3）提示观察目标：电流表示数的变化；（4）指导学生做好记录；（5）组织学生针对实验中的现象进行讨论。
3．实验规律的分析论证实际上是在总结实验现象的同时介绍爱因斯坦的光量子理论，要注意现象与理论的对应关系，如：从紫光能产生光电效应而红光不能→提出极限频率→不同金属的极限频率不同；从光电效应产生的瞬时性→提出光量子→光子的能量νh E =；从照射光的强度增加光电流增大→光的强度越大代表单位时间内发射的光子数越多。
高中物理 6.4微观世界与量子论自我小测 沪科版必修2(2021年最新整理)
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微观世界与量子论1光电效应表明( )A．光是一种电磁波 B．光是一种高速粒子流C．光具有粒子性 D．光具有波动性2下表给出了一些金属材料的逸出功。
现用波长为400 nm的单色光照射这些材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6。
62×10－34J·s,光速c＝3。
00×108m/s）（）A．2种B．3种C．4种D．5种3按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为r b的圆周轨道上,r a＞r b。
关于原子发射光子的频率说法正确的是（）A．原子要发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要发出某一频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子4光电效应实验的装置如图所示，则下列说法中正确的是…… (）A．用紫外线照射锌板,验电器指针会发生偏转B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷5用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应.现将该单色光的光强减弱，则（) A．光电子的最大初动能不变 B．光电子的最大初动能减少C．单位时间内产生的光电子数减少 D．可能不发生光电效应6在光电效应实验中,下列结果正确的是（)A．如果入射光比较弱，只要照射的时间足够长，就会产生光电效应B．当入射光的频率增大为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的两倍C．当入射光的波长增大为原来的两倍时,可能不产生光电效应D．当入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间发射光电子的数量也增大为原来的两倍71900年,______为解决黑体辐射的实验规律提出了量子假说，认为能量E与波长λ的关系为______。
物理沪科版必修2学案：讲练互动 6.4微观世界与量子论
讲练互动【例1】金属在一束频率为ν1的光照射下，恰能发生光电效应，改用另一束强度相同、频率为ν2（ν2>ν1）的光照射时，则（ ）A.逸出的光电子初动能增加，光电子数增加B.逸出的光电子初动能增加，光电子数减少C.逸出的光电子初动能增加，光电子数不变D.逸出的光电子初动能不变，光电子数增加解析:因为各种金属有确定的逸出功，入射光的频率增大，光子的能量也增大，被电子吸收扣除逸出功后剩下的能量也增加，所以转化为光电子的初动能也增加.D 错.图6-4-2按照辐射理论，光强度就是在单位时间内通过垂直于光的辐射方向单位面积上的能量.如图6-4-2，若通过垂直于入射方向的面积S 在时间Δt 内得到的光能为ΔE ，则其强度定义为I=tS E ∆∆.根据爱因斯坦的光子说，光辐射的能量为光子所携带，若照射光的频率为ν，则对应的光强度应为I=t S hvN ∆，式中N 是时间Δt 内通过垂直于照射光方向的面积S 的光子数.因此，对同一频率的光，当光强度增加1倍时，相应的光子数（或光子密度）也增加1倍，根据激发的光电子与光子一一对应的关系，能激发出的光电子数也增加1倍，这正是实验规律的结果，但是对于两束不同频率的光，由于每个光子的能量不同，因此它们的光强度之比并不与两束光的光子数成正比.当两束光强度相同时，频率为ν2的光子的能量大，所以单位时间内到达金属表面每单位面积的光子数将减少，逸出的光电子数也减少.答案:B绿色通道 是否发生光电效应主要看入射光的频率是否大于金属的极限频率，逸出的光电子的最大初动能取决于入射光的频率；光电子数取决于入射光的强度.黑色陷阱 往往有人误选为C ，把不同频率两束光的光强度相同误解为它们的光子数相同，这种看法是不对的.变式训练1.对光电效应的解释正确的是（ ）A.金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同解析：根据爱因斯坦的光子说，每个电子只能吸收一个光子，故选项A 错误.如果入射光光子的能量小于金属表面的逸出功，便不能发生光电效应，故选项B 正确.光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，所以选项C 错误.由于不同金属的逸出功不同，所以对应的极限频率也不同，故选项D 正确.答案：BD【例2】 根据氢原子的能级图（如图6-4-3所示）可判定…（ ）图6-4-3A.用波长为6 000 的伦琴射线照射，能使稳定的氢原子电离B.用能量为10.2 eV 的光子可以激发处于基态的氢原子C.用能量为12.5 eV 的光子入射可使氢原子激发D.用能量为11.0 eV 的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发解析：波长λ=6 000 的伦琴射线具有的能量 ΔE=h λc=3.32×10-19 J=2.07 eV ＜13.6 eV ，不能使氢原子电离.因ΔE=E 2-E 1=（-3.4） eV-（-13.6） eV=10.2 eV 的能量，所以能量为10.2 eV 的光子能被氢原子吸收，使氢原子从基态跃迁到n=2的激发态，而能量为12.5 eV 的光子不能被氢原子所吸收，也不能使氢原子激发.外来电子能量为11 eV 时，可以传递给氢原子10.2 eV ，使氢原子激发，外来电子还剩余11.0 eV-10.2 eV=0.8 eV 的能量.答案：BD绿色通道 要使氢原子能吸收照射光子的能量，只能有两种情况：（1）光子的能量hν=ΔE ；（2）光子的能量hν＞13.6 eV （电离能）.要使氢原子能吸收照射电子的能量，只需满足条件：电子的能量E≥ΔE.变式训练2.按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a 的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为r b 的圆周轨道上，r a ＞r b .关于原子发射光子的频率说法正确的是（ ）A.原子要发出一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要发出某一频率的光子D.原子要吸收某一频率的光子解析：根据玻尔理论，电子从高能级向低能级跃迁时，原子要发出某一频率的光子，且满足hν＝E m -E n .所以选项C 正确.答案：C【例3】 用功率P 0=1 W 的光源照射离光源r=3 m 处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长λ=5 890 nm 的单色光，试计算：（1）1 s 内打到金属板1 m 2面积上的光子数；（2）若取该金属原子半径r 1=0.5×10-10 m ，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？解析:发光机理的实质是能的转换，即把其他形式的能量转换成光子的能量，根据光源的功率算出1 s 内辐射的总能量，由每个光子能量E=hν即可算出总光子数，因为1 s 内辐射的这些光子，都可以看成是均匀分布在以光源为中心的球面上，于是由面积之比就可算出1 s 内单位面积上的光子数.解：（1）离光源3 m 处的金属板每1 s 内单位面积上接收的光能为 P=22034114⨯⨯=ππr t P J/m 2·s=8.9×10-3 J/m 2·s=5.56×1016 eV/m 2·s因为每个光子的能量为 E=hν=λh c=9834105891031063.6--⨯⨯⨯⨯J=3.377×10-19 J=2.11 eV 所以单位时间内打到金属板上单位面积的光子数为 n=11.21056.516⨯=E P =2.64×1016（个） 这是一个十分庞大的数字，可见，即使在光强相当弱的情况下，辐射到板面上的光子数仍然极多，因此，辐射的粒子性在通常情况下不能明显地表现出来.（2）每个原子的截面积为S 1＝πr 12＝π×（0.5×10-10）2＝7.85×10-21 m 2把金属板看成由原子密集排列组成的，则每个原子截面积上每秒内接收到的光子数为 n 1=nS 1=2.64×1016×7.85×10-21=2.07×10-4每两个光子落在原子上的时间间隔为 Δt=411007.211-⨯=n s=4 830.9 s. 答案:（1）2.64×1016个 （2）4 830.9 s绿色通道 由题中计算可知，每个原子接收两个光子的间隔是一段相当长的时间（约1.5 h ），由于金属内电子的碰撞十分频繁，两次碰撞之间的时间只有10—15 s 之间，因此，一个电子接收一个光子后如不能立即逸出，来不及等到接收第二个光子，它所额外增加的能量早已消耗殆尽.可见，在表面光电效应中是难以实现双光子吸收（一次吸收两个光子）的. 变式训练3.已经证明，1 s 内进入眼睛的光，若波长为556 nm ，当光子数达到57个时能引起眼睛的视觉，设某点光源发射的光波长为556 nm ，功率为2 W ，若不计途中损失，眼睛最远在多大距离能观察到这个光源?(设瞳孔在暗处的直径为4 mm).解析：1 s 内进入瞳孔引起视觉所需最低能量E=57hν，光源在1 s 内辐射能量E′=Pt=2×1 J=2 J.瞳孔面积为πr 2，而以光源为球心、光源到眼距离R 为半径的球面面积是4πR 2，故 E='422E R r ππ 所以R=r hc E 228'λ=6.24×105 m.答案：6.24×105 m体验探究【问题】图6-4-4为光电效应实验装置图，请结合实验思考下列问题：图6-4-4（1）光电效应实验现象使经典物理学遇到了怎样的困难？（2）爱因斯坦是如何解决经典物理学所遇到的困难的？（3）通过爱因斯坦对困难的解决，你得到什么启示？导思:根据实验装置，做好光电效应实验，通过实验得到光电效应规律.然后探究产生光电效应的原因，从而探究光电效应现象与经典电磁理论的矛盾.对光电效应的研究，得出如下结论：①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限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，只随入射光频率的增大而增加（线性关系）. ③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（t ＜10-9 s ）.④当入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光强度成正比.这就是光电效应的规律.金属中的自由电子，由于受到晶格正离子的吸引，必须从外部获得足够能量才能从金属中逸出.按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关.因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能使电子获得足够的能量产生光电效应.然而这跟实验结果是直接矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应.根据光子说，电子吸收光子为一对一关系，即一个电子只能吸收一个光子，并且不能储存能量.因此光电效应产生的时间极短.当一个光子的能量足够大时，电子吸收光子后具有足够大的动能，它能克服金属内部原子核对它的束缚而离开金属表面逃逸出来，成为光电子.根据21mv 2=hν-W ，可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关. 入射光频率决定着：①是否发生光电效应.②光电子的最大初动能.照射光的强度决定着：单位时间内发射出来的电子数.探究:（1）矛盾一：按光的波动说，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或光的强度足够大就可以产生光电效应，但实验结果表明：产生光电效应的条件却是入射光频率大于某一极限频率，且最大初动能与入射光频率成线性关系，均与光强无关.根据能量观点，电子要从物体中飞出，必须使之具有一定的能量，而这一能量只能来源于照射光，为什么实验表明发射电子的能量与照射光的强度无关，而与光的频率有关?这个问题曾使物理界大为困惑，使经典的光的波动理论面临挑战.矛盾二：光电效应产生的时间极短.当一束很细的光照射到物体上时，它的能量将分布到大量的原子上，怎么可能在极短时间内把足够的能量集中到电子上而使之从物体中飞出.（2）爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释1900年德国物理学家普朗克在研究“电磁场辐射的能量分布”时发现，只有认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份的能量等于hν，理论计算的结果才能跟实验事实完全符合.其中h 为普朗克常量，h=6.63×10-34 J·s ，ν为电磁波的频率.爱因斯坦在上述学说的启发下，于1905年提出了光的光子说.在空间传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量与频率成正比E=hν.光子说对光电效应的解释：当光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大时，能克服金属内部的引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子.根据能量守恒定律有：21mv 2=hν-W ，即光电子的最大初动能等于光子的能量减去金属的逸出功.（3）得到的启示：理论与新的实验事实不符时，要根据事实建立新的理论，因为实践是检验真理的唯一标准.。
6.4《微观世界与量子论》学案5(沪科版必修2)
【课题】6.4微观世界与量子论【学习目标】知识与技能：1．知道量子论的主要内容，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点．2．初步了解微观世界中的量子化现象，了解黑体辐射、光的波粒二象性、线状光谱．3．知道量子论的建立不仅是物理学的革命，也对人类认识世界和科技发展具有重要影响．过程与方法：1．通过了解经典物理学能量连续性观点在解释“黑体辐射”现象时的失败，体会普朗克提出量子假说的伟大意义．2．通过了解“光电效应”实验与经典物理学理论的矛盾，体会爱因斯坦的光子说对光的本性的揭示。
3．通过了解“线状光谱”与经典物理学理论的矛盾，体会玻尔的原子结构中轨道半径及能量量子化假设。
情感、态度与价值观：1．通过了解量子论的建立和发展过程，体会科学家们探求真理的无限艰辛和他们非凡的创造性思维的光芒，使学生不仅从中获取科学知识，更受到科学思维的熏陶．善于逆向思维，培养思维的灵活性、发散性和创造性．2．关注量子物理对我们生活所造成的影响，体会量子物理对20世纪科学技术领域和人类文明进步所造成的影响．【学习重点】1．了解量子论的诞生与发展。
2．了解量子理论的实验基础。
3．知道量子论的适用领域是微观世界。
【知识点导学】根据所提出的问题，仔细阅读课本并深入思考，把相关结论写在空白处一．黑体辐射与能量子假说的提出1．什么是黑体？*如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射，这种物体就叫做黑体。
2．黑体辐射的实验研究的所有结论都可以用经典物理学合理解释吗？*不是！经典力学在高频范围出现了荒谬的结论，此所谓经典物理学的“紫外灾难”。
3．能量子假说是谁提出来的？其思想和内容是怎样的？4．能量的量子化是什么意思？二．光子说及对光电效应的解释1．什么是光电效应现象？2．光电效应的一条什么规律使经典物理学陷入困难境地？3．光子说的内容是什么？是谁提出的？4．光子说是怎样解释光电效应的？三．光的波粒二象性与光的本性（记住以下结论，选修3-4将会具体学到）1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性2．光电效应现象说明光具有粒子性概括起来就是说，光既具有波动性，又具有粒子性，也就是说：光具有波粒二象性。
2017沪科版高中物理必修二6.4《微观世界与量子论》word学案
2017沪科版高中物理必修二6[学习目标定位] 1.初步了解爱因斯坦光量子说的内容，知道光具有波粒二象性.2.知道连续光谱与线光谱的概念.3.知道实物具有波粒二象性，知道物质波的概念．一、光电效应1．光电效应当可见光和其他电磁辐射照射到金属表面上时，能从金属表面打出电子，这种现象叫做光电效应，而被打出的电子叫做光电子．2．光子表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子不能再分割，只能被整个地吸收或产生出来，这种粒子称为光量子，简称光子．光子的能量E跟光的频率ν成正比，即E＝hν.二、连续光谱与线光谱1．连续光谱：太阳光的光谱是从红到紫连续分布的，这叫做连续光谱．2．线光谱：在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线，这样的光谱叫做线状光谱，简称线光谱．三、实物粒子与波1．物质波：德布罗意把实物粒子所对应的波叫做物质波．2．辐射(例如光)显示出波粒二象性，实物也具有波粒二象性.一、光电效应1．光电效应当可见光和其他电磁辐照射到金属表面上时，能从金属表面打出电子，这种现象叫做光电效应，而被打出的电子叫做光电子．2．光电效应的现象金属板存在极限频率，当入射光的频率高于极限频率时能发生光电效应，当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应．3．经典物理学遇到的困难(1)理论：金属板受光波照射，板中电子接收的能量超过电子从金属板中脱离出来所需要的能量时，电子就会从金属板中脱离出来．(2)矛盾：当用低于某个极限频率的光波照射时，无论其强度多么大、照射的时间多么长，都不会有光电子产生，而用频率高于该极限频率的光波照射时，不论强度如何小，总是立即有光电子产生．4．爱因斯坦的光子说(1)内容：表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子不能再分割，只能被整个地吸收或产生出来．这种粒子称为光量子，简称光子．光子的能量E＝hν，h＝6.63×10－34 J·s.(2)对光电效应规律的解释：①当光波照射到金属板上时，它同时接收到的是大量光子，若光波的频率较低，光子的能量小于电子从金属板中脱离出来所需要的能量，电子吸收一个光子后不能成为光电子，无电流产生．②若光波的频率高到一定程度，一个光子的能量大于电子从金属板中脱离出来所需要的能量，电子吸收了一个光子后就能从金属板中脱离出来而成为光电子．③单位时间内入射光子数越多，发生光电效应产生的光电子数越多，由光电子形成的光电流也就越大．5．光的波粒二象性光是电磁波，具有波动性，光的光子说说明光又具有粒子性，由此我们可以得到光既具有波动性，又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性．二、连续光谱与线光谱1．光谱太阳光经过分光镜得到的彩色光带叫做光谱．2．连续光谱(1)定义：太阳光的光谱是从红到紫连续分布的．(2)产生：炽热的固体和液体、高压气体可发出连续光谱，如白炽灯的钨丝通电后被加热到3 000 ℃时发出的是连续光谱．3．线状光谱(1)定义：在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线，这样的光谱叫做线状光谱，又简称线光谱．(2)产生：气态物质经加热或高压放电后发出线状光谱．(3)连续光谱包含了各种不同频率的光，但线状光谱中每条光谱线都对应着一种频率，不同物质的线光谱不同，故可利用线光谱鉴别物质．4．对光谱的研究玻尔建立了氢原子光谱理论，能够很好地解释氢原子光谱，但不能解释氢原子以外的其他元素的原子光谱，在此基础上建立的量子理论在微观领域取得了巨大成功．三、实物粒子与波1．德布罗意波德布罗意认为：实物粒子和光一样具有波粒二象性．德布罗意把实物粒子所对应的波叫做物质波，也称德布罗意波．2．普通实物的波长很短如电子以107 m/s速度运动时的波长λ电子≈0.7×10－10 m，以1 m/s速度运动的垒球波长λ垒球≈6.6×10－34 m．由于实物的波长很短，故我们难以观察到．一、对光电效应的了解例1光电效应的实验结论是：对于某种金属()A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子形成的光电流越大D．超过极限频率的入射光频率越高，能量就越大解析根据光电效应规律知，选项A正确，B错误；超过极限频率的入射光强度越弱，产生的光电子形成的电流越小，选项C错误；根据E＝hν知选项D正确．答案AD二、对光的波粒二象性的了解例2下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性解析一切光都具有波粒二象性，有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．故选项C正确，A、B、D错误．答案 C1．(对光电效应的了解)用光照射金属表面，没有发射光电子，这可能是()A．入射光强度太小B．照射的时间太短C．光的波长太短D．光的频率太低答案 D解析能否发生光电效应主要取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关．没有发射光电子，说明入射光的能量太低，即光的频率太低，所以选项A、B、C错误，选项D 正确．2．(对光的波粒二象性的了解)下列关于光子的说法中正确的是()A．在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B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大C．光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比D．光子带电答案AC解析根据爱因斯坦的光子说，光子是一份一份的，每一份光子的能量与光的频率成正比，与光强无关，所以A、C两项正确，B项错误，光子不带电，D项错误．3．(关于连续光谱和线状光谱的了解)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是() A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状光谱B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是线状光谱C．进行光谱分析时，可以利用线状光谱，不能用连续光谱D．我们观察月球射来的光谱，可以确定月球的化学组成答案BC。
6.4《微观世界与量子论》学案6(沪科版必修2)
【课题】6.4微观世界与量子论【学习目标】知识与技能：1．知道量子论的主要内容，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点．2．初步了解微观世界中的量子化现象，了解黑体辐射、光的波粒二象性、线状光谱．3．知道量子论的建立不仅是物理学的革命，也对人类认识世界和科技发展具有重要影响．过程与方法：1．通过了解经典物理学能量连续性观点在解释“黑体辐射”现象时的失败，体会普朗克提出量子假说的伟大意义．2．通过了解“光电效应”实验与经典物理学理论的矛盾，体会爱因斯坦的光子说对光的本性的揭示。
3．通过了解“线状光谱”与经典物理学理论的矛盾，体会玻尔的原子结构中轨道半径及能量量子化假设。
情感、态度与价值观：1．通过了解量子论的建立和发展过程，体会科学家们探求真理的无限艰辛和他们非凡的创造性思维的光芒，使学生不仅从中获取科学知识，更受到科学思维的熏陶．善于逆向思维，培养思维的灵活性、发散性和创造性．2．关注量子物理对我们生活所造成的影响，体会量子物理对20世纪科学技术领域和人类文明进步所造成的影响．【学习重点】1．了解量子论的诞生与发展。
2．了解量子理论的实验基础。
3．知道量子论的适用领域是微观世界。
【知识点导学】一、紫外灾难：1．一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体称为黑体2．黑体的辐射能力与黑体的辐射波长和温度有关，并得出黑体辐射的强度与辐射波长、温度之间有关的实验曲线，理论公式与实验事实不符出现在紫外区，人们称其为黑体辐射的紫外灾难。
二、不连续的能量普朗克的量子假说：物质辐射（或吸收）的能量是一份一份的，每一份能量称为一个量子，量子的能量E与频率 成正比，ν与波长成反比。
E=hν=hc/λ,公式中的h是普朗克常量，h=6.63×10-34Js，反映了微观现象量子特性。
普朗克的量子假设的提出，标志着“量子论”的诞生，时间是1900年12月14日。
三、光的波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振、反射、折射等现象都可以用经典力学的波动理论很好的解释。
物理沪科版2学案：6.4 微观世界与量子论含解析
＊6。
4 微观世界与量子论一、光电效应1．光电效应：当可见光和其他电磁辐射照射到金属表面上时，能从金属表面打出电子，这种现象叫光电效应，被打出的电子叫光电子。
2．光子：爱因斯坦认为，表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子不能再分割，只能被整个地吸收或产生出来，这种粒子称为光子。
3．光子的能量E与光的频率ν关系是E＝hν。
预习交流1光电子和电子是一样的吗?答案：光电子本质上就是电子，只是因为在光的照射下从金属表面溢出的,所以称为光电子。
二、连续谱与线光谱1．用三棱镜能将太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的彩色光带，这种彩色光带叫光谱。
2．太阳光的光谱是从红到紫连续分布的，叫连续光谱。
灼热的固体和液体、高压气体发出的都是连续光谱。
3．有的光谱是不连续的，在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线,这样的光谱叫线状光谱，又称线光谱。
气态物质经加热或高压放电后发出的光谱是线状光谱.不同物质的线光谱不同，因此线光谱可以用来鉴别物质。
预习交流2夏天雨后，乌云飞散，太阳重新露头,在太阳对面的天空中，常会出现美丽的半圆彩虹,彩虹中的七种颜色是怎样排布的？答案:雨后美丽的彩虹实际是太阳光被小水珠色散而成的光谱，它的颜色是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的。
三、实物粒子与波德布罗意认为，实物粒子也有波粒二象性,实物粒子所对应的波叫物质波，又叫德布罗意波.一、光电效应的规律光电效应的规律有几条?它与经典的电磁理论有哪些矛盾？答案：当可见光和其他电磁辐射照射到金属表面时，能从金属表面打出电子，这种现象就叫做光电效应。
从金属表面打出的电子叫做光电子。
极限频率：当用频率为ν0的某种光来照射某种金属时,金属刚好能有光电子放出，即发生光电效应,这个频率ν0就叫做此种金属的极限频率。
光电效应的规律:1．每一种金属都有一个极限频率，只有当入射光的频率达到或超过极限频率时,才会发生光电效应。
2．当金属发生光电效应时，入射光的强度越大，单位时间内发射出的光电子数目越多.3．当发生光电效应时，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。
沪科版高中物理必修二第6章6.4微观世界与量子论同步练测
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）6.4 微观世界与量子论一、选择题（本题包括6小题，每小题4分，共24分）1.以下说法不正确的是( )A．物体都具有波动性B．抖动绳的一端，绳上的波都是物质波C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D．物质波是一种概率波2.下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是( )A．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B．大量光子的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C．光既有波动性又有粒子性，是相互矛盾的，是不能统一的D．光的频率越高，波动性越显著3.某些物质受到光照后能发射荧光，若入射光的波长为，该物质发射荧光的可能波长为，则( )A．一定只有B．一定只有C．一定有D．一定有4.根据爱因斯坦光子说，光子能量等于(为普朗克常量，为真空中的光速和波长)( )A. B.C. D.5.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为 6.63×10－34 J·s，光速为 3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 WC．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W6.关于光的本性，下列说法中正确的是( )①光子说并没有否定光的电磁说②光电效应现象反映了光的粒子性③光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的④大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性A．①②B．③④C．①③D．②④二、计算题（本题共3小题，7、8小题每题10分，9小题16分，共36分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）7.功率为的灯泡所放出的能量有在可见光范围内，它每秒内放出可见光子的数目为多少？(设可见光的平均波长为)8．能量为2.0×10－12 J的光子的波长是多少纳米？9.太阳光垂直射到地面上时，地面接受的太阳光的功率为，其中可见光部分约占.（1)假如认为可见光的波长约为，日、地间距离．普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？（2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率．6.4 微观世界与量子论得分：一、选择题二、计算题7.8.9.6.4 量子世界与量子论参考答案一、选择题1.B 解析：物质均具有波粒二象性，这一点由电子衍射实验验证，同时物质波受波动规律支配，是一种概率波．2.B 解析：光的波动性与机械波、光的粒子性与质点有本质的区别，A选项错．大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性，B选项对．光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C选项错．光的频率越高，粒子性越显著，D选项错．3.D 解析：由能量的关系可知发射光能量小于或等于入射光能量，以及光子的能量与频率或波长的关系，可知选项D正确．4.A 解析：由爱因斯坦光子说知，光子的能量，而，故，A项正确．5.A 解析：因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收的最小功率，式中，又，可解得.6.A 解析：光既有粒子性，又有波动性，但这两种特性并不是牛顿所支持的微粒说和惠更斯提出的波动说的简单综合，它体现出的规律不再是宏观粒子和机械波所表现出的规律，而是自身体现的一种波粒二象性，且大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性．故选A.二、计算题7.2.5×1018个解析：依据量子理论，由于已知可见光的平均波长，我们可以首先求取每一个可见光光子的能量，而后计算出灯泡每秒释放的可见光总能量，两者之比即为每秒内放出可见光子的数目．设灯泡在内所放出的能量为，则内所放出能量在可见光范围内的光子总能量为因，所以每秒放出的可见光子数为．8.解析：由光子的能量公式得光子的频率为：，频率和波长的关系为，将代入，得.9.(1)4.9×1044个(2)1.8×1017 W解析：(1)设地面上垂直阳光的1 m2面积上每秒钟接收的可见光光子数为.则有.解得．设想一个以太阳为球心，以日、地距离为半径的大球面包围着太阳．大球面接受的光子数即等于太阳辐射的全部光子数．则所求可见光光子数：．(2)地球背着太阳的半个球面没有接收到太阳光，地球向阳的半个球面也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与太阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接收太阳光的总功率：.。
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学案4微观世界与量子论(选学)
[学习目标定位] 1.初步了解爱因斯坦光量子说的内容，知道光具有波粒二象性.2.知道连续光谱与线光谱的概念.3.知道实物具有波粒二象性，知道物质波的概念．
一、光电效应
1．光电效应
当可见光和其他电磁辐射照射到金属表面上时，能从金属表面打出电子，这种现象叫做光电效应，而被打出的电子叫做光电子．
2．光子
表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子不能再分割，只能被整个地吸收或产生出来，这种粒子称为光量子，简称光子．光子的能量E跟光的频率ν成正比，即E＝hν.
二、连续光谱与线光谱
1．连续光谱：太阳光的光谱是从红到紫连续分布的，这叫做连续光谱．
2．线光谱：在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线，这样的光谱叫做线状光谱，简称线光谱．三、实物粒子与波
1．物质波：德布罗意把实物粒子所对应的波叫做物质波．
2．辐射(例如光)显示出波粒二象性，实物也具有波粒二象性.
一、光电效应
1．光电效应
当可见光和其他电磁辐照射到金属表面上时，能从金属表面打出电子，这种现象叫做光电效应，而被打出的电子叫做光电子．
2．光电效应的现象
金属板存在极限频率，当入射光的频率高于极限频率时能发生光电效应，当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应．
3．经典物理学遇到的困难
(1)理论：金属板受光波照射，板中电子接收的能量超过电子从金属板中脱离出来所需要的能量时，电子就会从金属板中脱离出来．
(2)矛盾：当用低于某个极限频率的光波照射时，无论其强度多么大、照射的时间多么长，都不会有光电子产生，而用频率高于该极限频率的光波照射时，不论强度如何小，总是立即有光电子产生．4．爱因斯坦的光子说
(1)内容：表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流，这些粒子不能再分割，只能被整个地吸收或产生出来．这种粒子称为光量子，简称光子．光子的能量E＝hν，h＝6.63×10－34 J·s.
(2)对光电效应规律的解释：
①当光波照射到金属板上时，它同时接收到的是大量光子，若光波的频率较低，光子的能量小于电子从金属板中脱离出来所需要的能量，电子吸收一个光子后不能成为光电子，无电流产生．
②若光波的频率高到一定程度，一个光子的能量大于电子从金属板中脱离出来所需要的能量，电子吸收了一个光子后就能从金属板中脱离出来而成为光电子．
③单位时间内入射光子数越多，发生光电效应产生的光电子数越多，由光电子形成的光电流也就越大．
5．光的波粒二象性
光是电磁波，具有波动性，光的光子说说明光又具有粒子性，由此我们可以得到光既具有波动性，又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性．
二、连续光谱与线光谱
1．光谱
太阳光经过分光镜得到的彩色光带叫做光谱．
2．连续光谱
(1)定义：太阳光的光谱是从红到紫连续分布的．
(2)产生：炽热的固体和液体、高压气体可发出连续光谱，如白炽灯的钨丝通电后被加热到3 000 ℃时发出的是连续光谱．
3．线状光谱
(1)定义：在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线，这样的光谱叫做线状光谱，又简称线光谱．
(2)产生：气态物质经加热或高压放电后发出线状光谱．
(3)连续光谱包含了各种不同频率的光，但线状光谱中每条光谱线都对应着一种频率，不同物质的线光谱不同，故可利用线光谱鉴别物质．
4．对光谱的研究
玻尔建立了氢原子光谱理论，能够很好地解释氢原子光谱，但不能解释氢原子以外的其他元素的原子光谱，在此基础上建立的量子理论在微观领域取得了巨大成功．
三、实物粒子与波
1．德布罗意波
德布罗意认为：实物粒子和光一样具有波粒二象性．德布罗意把实物粒子所对应的波叫做物质波，也称德布罗意波．
2．普通实物的波长很短
如电子以107 m/s速度运动时的波长λ电子≈0.7×10－10 m，以1 m/s速度运动的垒球波长λ垒球
≈6.6×10－34 m．由于实物的波长很短，故我们难以观察到．
一、对光电效应的了解
例1光电效应的实验结论是：对于某种金属()
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子形成的光电流越大
D．超过极限频率的入射光频率越高，能量就越大
解析根据光电效应规律知，选项A正确，B错误；超过极限频率的入射光强度越弱，产生的光电子形成的电流越小，选项C错误；根据E＝hν知选项D正确．
答案AD
二、对光的波粒二象性的了解
例2下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．大量光子的行为往往显示出粒子性
解析一切光都具有波粒二象性，有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．故选项C正确，A、B、D错误．
答案 C
1．(对光电效应的了解)用光照射金属表面，没有发射光电子，这可能是()
A．入射光强度太小B．照射的时间太短
C．光的波长太短D．光的频率太低
答案 D
解析能否发生光电效应主要取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关．没有发射光电子，说明入射光的能量太低，即光的频率太低，所以选项A、B、C错误，选项D正确．2．(对光的波粒二象性的了解)下列关于光子的说法中正确的是()
A．在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
B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大
C．光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比
D．光子带电
答案AC
解析根据爱因斯坦的光子说，光子是一份一份的，每一份光子的能量与光的频率成正比，与光强无关，所以A、C两项正确，B项错误，光子不带电，D项错误．
3．(关于连续光谱和线状光谱的了解)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是()
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状光谱
B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是线状光谱
C．进行光谱分析时，可以利用线状光谱，不能用连续光谱
D．我们观察月球射来的光谱，可以确定月球的化学组成
答案BC。