初識光量子與量子世界

物理觀念科學態度與責任核心素養

1.了解光的本質是什么。2.知道光是一種電磁波，知道光的能量是不連續的。3.初步了解微觀世界的量子化特征。4.具有與光的量子化有關的能量觀念。通過對場的認識，能體會人類對自然界的認識是不斷發展的。核心素養目標1.光的量子化

（1）光的微粒說和光的波動說。光的微粒說可以解釋__________、__________等；光的波動說可解釋_____、______、_____等現象。

（2）愛因斯坦在解釋光電效應時提出了光量子假說，認為光的發射、傳播和接收都是一份份_____的形式進行的。后來光量子正式命名為_____。

（3）光即具有波動特性，又具有粒子特性，即具有____________。光的反射光的顏色干涉衍射偏振光子光子波粒二象性基礎知識梳理2.初識量子世界：量子假說認為，物質輻射（或吸收）的能量E只能是最小能量單位的________，即E＝nε（n＝1，2，3，…）。一份能量就是一個_______，_______的能量ε與頻率ν成正比即______。

整數倍能量子能量子ε＝hν

[要點歸納]1.能量子公式核心要點：光量子與量子世界核心探究2.能量的量子化

在微觀世界中能量不能連續變化，只能取分立值，這種現象叫做能量的量子化。3.量子化假設的實驗證實

普朗克公式與實驗結果比較，發現它與實驗結果“令人滿意地相符”。比較圖線如下圖所示，曲線是根據普朗克的公式作出的，小圓代表實驗值。[試題案例][例1]神光“Ⅱ”裝置是我國規模最大的高功率固體激光系統，利用它可獲得能量為2400J、波長λ＝0.35μm的紫外激光。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該紫外激光所含光子數為多少？答案4.23×1021（個）[針對訓練1]根據愛因斯坦的“光子說”可知（

） A.“光子說”本質就是牛頓的“微粒說” B.只有光子數很多時，光才具有粒子性 C.一束單色光的能量可以連續變化 D.光的波長越長，光子的能量越小答案D[針對訓練2]下列宏觀概念中，是量子化的有（

）A.物質的質量B.彈簧振子的能量C.汽車的個數D.衛星繞地球運行的軌道

答案C關鍵能力?素養形成1.光的波動說：光能發生干涉、衍射、偏振現象。2.光電效應產生條件：金屬板電子要脫離原子核的引力，有一個最小能量，最小能量對應發生光電效應時入射光的最小頻率，即極限頻率。入射光的頻率大于極限頻率才能發生光電效應。一、光的量子化3.光的波粒二象性(1)光的粒子性并不否定光的波動性，波動性和粒子性都是光的本質屬性，只是在不同條件下的表現不同。當光與其他物質發生作用時，表現出粒子的性質；少量或個別光子易顯示出光的粒子性；頻率高波長短的光，粒子性顯著。大量光子在傳播時表現為波動性；頻率低波長長的光，波動性顯著。(2)只有從波粒二象性的角度，才能統一說明光的各種表現。光的波動性和粒子性是統一的。【思考?討論】太陽光從小孔射入室內時，我們從側面可以看到這束光；白天的天空各處都是亮的；宇航員在太空中，盡管太陽光線耀眼刺目，其他方向的天空卻是黑的，為什么？提示：地球上存在著大氣，太陽光經大氣中的微粒散射后傳向各個方向；而在太空的真空環境下，光不再散射，只向前傳播。關鍵能力?素養形成1.光子的能量即每個光子的能量，其值為ε=hν（ν為光子的頻率），其大小由光的頻率決定。2.宏觀世界量子化可以忽略，微觀世界量子化明顯。二、初識量子世界【典例示范】

頻率為ν的光子，具有的能量為hν，將這個光子打在處于靜止狀態的電子上，光子將偏離原運動方向，這種現象稱為光子的散射。下列關于光子散射的說法正確的是世紀金榜導學號(

)A.光子改變原來的運動方向，且傳播速度變小B.光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大C.由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率大于入射光子的頻率D.由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率小于入射光子的頻率