第三節(jié) 量子化現(xiàn)象 第四節(jié) 物理學(xué)——人類文明進(jìn)步的階梯
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學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
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知 識(shí) 脈 絡(luò)
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1.知道黑體和黑體輻射,了解經(jīng)典物理學(xué)的困難,知道能量子觀點(diǎn)的內(nèi)容.
2.了解光電效應(yīng)現(xiàn)象,知道光子說以及對(duì)光電效應(yīng)的解釋.(重點(diǎn))
3.知道氫原子光譜的特點(diǎn),了解原子能量的不連續(xù)性.(難點(diǎn))
4.了解物理學(xué)在自然科學(xué)、現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用以及推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步的作用.
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一、量子化、光電效應(yīng)
1.黑體輻射與能量子假說
(1)黑體輻射及遇到的困難
①黑體:能夠吸收照射到它上面的全部輻射而無反射的物體.
②黑體輻射:黑體發(fā)出的電磁輻射.
③經(jīng)典物理學(xué)的困難:應(yīng)用經(jīng)典物理學(xué)的連續(xù)觀念,進(jìn)行黑體輻射研究,理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符合.
(2)普朗克的能量子假說
①能量子假說:物質(zhì)發(fā)射(或吸收)能量時(shí),能量不是連續(xù)的,而是一份一份地進(jìn)行的.每一份就是一個(gè)最小的能量單位,稱為“能量子”.
能量子與頻率成正比,即ε=hν,ν為輻射的頻率,h為普朗克常量.實(shí)驗(yàn)測(cè)得h=6.63×10-34 J·s.
②能量的量子化:在微觀領(lǐng)域中能量不連續(xù)變化,即只能取分立值的現(xiàn)象.
③普朗克的能量子假說不僅解決了黑體輻射的理論困難,而且揭開了物理學(xué)上嶄新的一頁.
2.對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的解釋
(1)愛因斯坦的光子說:光在傳播過程中,也是不連續(xù)的,它由數(shù)值分立的能量子組成,稱為光量子,也叫“光子”,光子能量ε=hν.
(2)光電效應(yīng)現(xiàn)象:當(dāng)紫外線這一類波長較短的光照射金屬表面時(shí),金屬便有電子逸出的現(xiàn)象,從金屬表面逸出的電子稱為光電子.光電效應(yīng)的產(chǎn)生取決于光的頻率而與光的強(qiáng)度無關(guān).
(3)經(jīng)典物理學(xué)的困難:經(jīng)典理論中“光的波動(dòng)說”認(rèn)為光是一種波,它的能量是連續(xù)的,與光的強(qiáng)度有關(guān),而與光的頻率無關(guān),無法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象.
(4)光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋:
光子照到金屬上時(shí),能量被金屬中的某電子吸收,若光子能量足夠大,電子就能擺脫金屬離子的束縛,成為光電子.而光子能量取決于頻率而非光強(qiáng),所以光電效應(yīng)產(chǎn)生與否取決于光的頻率.
二、光的本性、原子光譜
1.光的本性
(1)光既具有波動(dòng)性又具有粒子性,也就是光具有波粒二象性.
(2)在宏觀上,大量光子傳播往往表現(xiàn)為波動(dòng)性;在微觀上,個(gè)別光子在與其他物質(zhì)產(chǎn)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性.
2.原子光譜分析
(1)氫原子光譜特點(diǎn):由一系列不連續(xù)的亮線組成的線狀譜.
(2)原子能量特點(diǎn):原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,當(dāng)原子從一種能量狀態(tài)變化到另一種能量狀態(tài)時(shí),輻射(或吸收)一定頻率的光子,輻射(或吸收)的光子的能量是不連續(xù)的.
3.量子論建立的意義
(1)量子論的發(fā)展帶來了20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的繁榮,開辟了眾多的高新技術(shù)領(lǐng)域,成為當(dāng)今高科技的理論基礎(chǔ).
(2)量子論的發(fā)展改變了人們的思維方式,將對(duì)21世紀(jì)的科學(xué)進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.