1、物理学-人类文明进步的阶梯 课文知识点解析光的波粒二象性：光的本性揭示一、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.例如，干涉是两列光波叠加时发生的现象，衍射是光在传播过程中遇到障碍物或小孔时发生的绕行现象.2.光的波动性是大量光子的集体行为.干涉和衍射条纹只是表明发生干涉现象和衍射现象时，光子在哪些地方出现的几率多些（明条纹），在哪些地方出现的几率少些（暗条纹）.二、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h和动量（p=h/）.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.光的粒子性是少数光子的个别行为.例如，
2、在光生光电效应时，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.三、光的波粒二象性（waveparticle duality）光具有波动性，又具有粒子性.无法只用其中一种去说明光的一切行为，所以说光具有波粒二象性.波长越长，频率越低，波动性越明显；波长越短，频率越高，粒子性越明显.波动性是光子本身的一种属性.原子光谱：原子能量的不连续一、原子光谱稀薄气体通电后能发光，它产生的光谱不是连续的,而是分立的几条亮线（几种频率确定的光）.
3、由于不同气体的亮线多少、位置不同，叫原子光谱.二、原子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.黑体辐射：能量子假说的提出一、黑体辐射（blackbody radiation）1.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，这种物体就是黑体.2.黑体辐射：黑体发出的电磁辐射.二、能量子假说1.能量子（1）提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的.（2）含义：物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的；而是一份一份进行的，每一份就是一个最小的能量单位.这个最小的能量单位称
4、为能量子.（3）能量子的能量E=hv即能量子的能量在数值上等于辐射的频率v和一个常量的乘积.h是普朗克常量，h=6.631034 Js .2.能量的量子化在微观领域中能量的不连续变化，即只能取分立值的现象.光子说：对光电效应的解释一、光电效应（photoelectric effect）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.光电效应实验把一块擦得很亮的锌板连接在灵敏验电器上，用弧光灯照射锌板（图531），验电器的指针就张开一个角度，表示锌板带了电.进一步检查知道锌板带的是正电.这说明在弧光灯的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞了出去，
5、锌板中缺少了电子，于是带正电.图531思维拓展既不可以把光当成宏观观念中的波，也不可以把光当成宏观观念中的粒子，光具有粒子性，不等于光的“微粒说”是正确的.在爱因斯坦的光子说中，光子的能量与光的频率成正比，这一结果正说明了光具有波粒二象性，而不是什么“高速运动的弹性小球”.全析提示原子光谱能表征元素原子的特征.要点提炼由hv=E知道，原子光谱是不连续的亮线.全析提示黑体是理想化模型.思维拓展与经典理论中“一切自然过程（包括物质、能量）都是连续的”是不一样的.光子能量由频率v决定，采用弧光灯是利用它产生的紫外线.可见光的频率由小到大依次为红、橙、黄、绿、兰、靛、紫.3.光电效应的规律：（1）每一
6、种金属都有发生光电效应的极限频率v0，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109s.4.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
7、关.（3）产生光电效应的时间极短，也跟波动理论有尖锐矛盾.二、光子说1.概述：爱因斯坦于1905年提出光子说.光在空间的传播不是连续的，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=hv，v为光的频率，普朗克常量h=6.631034 Js.光子具有动量和能量.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.如果入射光比较强，那就是单位时间内入射光子的数目多，因此产生的光电子也多.全析提示金属的极限频率由金属本身的性质决定.这是提出光子说的基础.光子说发展了普朗克的能量子假说.思维拓展对光电效应现象的解释说明了光子说的正确性，但是它却不能解释像光的干涉等现象.要认识到两种学说各有千秋.
