专题四十量子论初步一、精讲释疑1、光电效应在光（包括不可见光.doc

专题四十 量子论初步 一、精讲释疑： 1、光电效应：在光（包括不可见光）照射下物体发射出光电子的现象。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。 （1）光电效应规律： ①任何一种金属都有一个极限频率，入射光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，只随着入射光的频率增大而增大； ③当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比． ④从光照射到产生光电流的时间不超过10—9s，几乎是瞬时产生的． 说明：这里所说“入射光的强度”，指的是单位时间内入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憎况下，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。 （2）光电效应方程： 式中为光电子的最大初动能；是入射光子的能量；是逸出功。 [例题]某金属在一束绿光的照射下发生光电效应,则( ) (A)若增加绿光的照射强度,则单位时削内逸出的光电子数目不变 (B)若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加 ()若改用紫光照射,则逸出的光电子最大初动能增加 (D)若改用紫光照射,则 2、光子说：（爱因斯坦提出） （1）内容：爱因斯坦在普朗克提出的电磁波的能量是不连续的基础上，提出空间传播的光是一份一份的，每一份叫一个光子，一个光子的能量为E＝hγ＝hc／λ（γ为光子的频率）。h叫做普朗克恒量，h＝6.63×10＿34J·s。 （2）理解： ①光子说很好地解释了光电效应。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，经典的波动理论认为光的强度由光波的振幅A决定，跟频率无关。 ②光子说并未全部否定电磁说，因公式hγ还保留波动中的频率，它揭示了二象性。 ③大量光子（或低频光子）表现出波动性；个别光子（或高频光子）表现出粒子性。 （3）光电管：简介（略） 3、光的波粒二象性： （1）人类对光的本性认识过程： （2）波粒二象性： ①光的干涉、衍射、偏振和光的电磁说证明光具有波动性；而光电效应和光子说又证明光具有粒子性。因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。 说明：无法用其中一种性质解释光的所有现象，故认定光具有二象性。 ②波粒二象性统一的理解： a、不可把光当成宏观概念中的波和粒子。因为在宏观概念中波动性和粒子性是对立的，而光的波动性和粒子性是统一在同一个客体——即光子上的。由E=hγ，p =h/λ看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率γ和波长λ。 b、两个性质在不同的条件下各有侧重：大量、高频的光子波动性显著，粒子性弱；个别、低频的光子粒子性显著，波动性弱。 说明：在电磁波谱中，随波长的减少，波动性越来越弱，粒子性越来越强。 （3）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大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因而光波又叫概率波。 4.玻尔理论的三条假设： （1）能量定态假设：原子只能处于一系列的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，这些状态叫定态。 （2）原子跃迁假设：原子从一定态跃迁到另一种定态，它要辐射（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值决定：即：hν=Em-En （3）轨道量子化假设：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，因此电子所处的可能轨道的分布也是不连续的。 5、能级和氢原子的能级图： （1）能级：原子在各状态下所对应的不连续的能量值，叫能级。 基态与激发态：能量最低的状态叫基态；其它状态叫激发态。原子在基态是稳定的；在激发态不稳定，将辐射光子向较低的激发态或基态跃迁。 （2）氢原子的能级图： 玻尔理论对氢原子的轨道和能级的结论： ①轨道量子化：；其中r1=0.53×10-10m。 n叫量子数，取1、2、3…。当n = 1时叫基态，n取其它值叫激发态。 ②能量量子化：；其中E1=-－13.6eV。 根据玻尔理论画出了氢原子的能级图： 说明：玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律，它的成功是因为引进了量子理论（轨道量子化、能量量子化）。但用它解释其它元素的光谱就遇到了困难，它的局限性是由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等）。 (3)跃迁： ① 原子处于基态时最稳定。处于激发态时会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。跃迁时以光子的形式放出能量。所放出光子的频率满足：hγ=Em-En