PAGEPAGE6第十七章波粒二象性第1節(jié)能量量子化一、黑體與黑體輻射1．黑體：是指能夠______吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體．2．熱輻射：周圍的一切物體都在輻射________，這種輻射與物體的______有關．3．黑體輻射的實驗規(guī)律圖1(1)一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與______有關外，還與材料的種類及表面狀況有關．(2)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的______有關，如圖1所示．①隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都______；②隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長______的方向移動．二、能量子1．定義：普朗克認為，帶電微粒輻射或者吸收能量時，只能輻射或吸收某個最小能量值ε的________．即：能的輻射或者吸收只能是____________．這個不可再分的最小能量值ε叫做________．2．能量子大小ε＝hν，其中ν是電滋波的頻率，h稱為________常量．h＝____J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．3．能量的量子化在微觀世界中微觀粒子的能量是________的，或者說微觀粒子的能量是______的．這種現(xiàn)象叫能量的量子化．【概念規(guī)律練】知識點一黑體和黑體輻射1．下列敘述中正確的是()A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波知識點二黑體輻射的規(guī)律2．關于黑體輻射的實驗規(guī)律敘述正確的有()A．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加B．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動C．黑體輻射的強度與波長無關D．黑體輻射無任何實驗規(guī)律3．黑體輻射的實驗規(guī)律如圖2所示，由圖可知()圖2A．隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加B．隨溫度降低，各種波長的輻射強度都有增加C．隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D．隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動知識點三能量子4．已知某種單色光的波長為λ，在真空中光速為c，普朗克常量為h，則電磁波輻射的能量子ε的值為()A．heq\f(c,λ) B.eq\f(h,λ)C.eq\f(c,hλ) D．以上均不正確5．神光“Ⅱ”裝置是我國規(guī)模最大，國際上為數(shù)不多的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400J、波長λ為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(shù)為()A．2.1×1021個 B．4.2×1021個C．2.1×1015個 D．4.2×1015個【方法技巧練】利用能量子的關系式求解有關問題6．氦—氖激光器發(fā)出波長為633nm的激光，當激光器的輸出功率為1mW時，每秒發(fā)出的光子數(shù)為()A．2.2×1015 B．3.2×1015C．2.2×1014 D．3.2×10147．小燈泡的功率P＝1W，設其發(fā)光向四周均勻輻射，平均波長λ＝10－6m，求在距離d＝1.0×104m處，每秒鐘落在垂直于光線方向面積為1cm2上的光子數(shù)是多少？(h＝6.63×10－34J·s)1．對黑體輻射電磁波的波長分布的影響因素是()A．溫度 B．材料C．表面狀況 D．以上都正確2．能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是()A．能量的連續(xù)經(jīng)典理論B．普朗克提出的能量量子化理論C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋D．牛頓提出的能量微粒說3．下列說法正確的是()A．微觀粒子的能量變化是跳躍式的B．能量子與電磁波的頻率成正比C．紅光的能量子比綠光大D．電磁波波長越長，其能量子越大4．紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是()A．紅光 B．橙光C．黃光 D．綠光5．單色光從真空射入玻璃時，它的()A．波長變長，速度變小，光量子能量變小B．波長變短，速度變大，光量子能量變大C．波長變長，速度變大，光量子能量不變D．波長變短，速度變小，光量子能量不變6．關于光的傳播，下列說法中正確的是()A．各種色光在真空中傳播速度相同，在介質(zhì)中傳播速度不同B．各種色光在真空中頻率不同，同一色光在各種介質(zhì)中頻率相同C．同一色光在各種介質(zhì)中折射率不同，不同色光在同一介質(zhì)中折射率相同D．各種色光在同一介質(zhì)中波長不同，同一色光在真空中的波長比任何介質(zhì)中波長都長7．對于帶電微粒輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是()A．以某一個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的8．對一束太陽光進行分析，下列說法正確的是()A．太陽光是由各種單色光組成的復色光B．在組成太陽光的各單色光中，其能量最強的光為紅光C．在組成太陽光的各單色光中，其能量最強的光為紫光D．組成太陽光的各單色光的能量都相同9．在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠等生物通過營養(yǎng)關系構成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用．蛇是老鼠的天敵，它通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的存在．假設老鼠的體溫約37℃絕對溫度T的關系近似為λmaxT＝2.90×10－3m·K.則老鼠發(fā)出的最強的熱輻射的波長為()A．7.8×10－5m B．9.4×10－6mC．1.16×10－4m D．9.7×10－8m題號123456789答案10.由能量的量子化假說可知，能量是一份一份的而不是連續(xù)的，但我們平時見到的宏觀物體的溫度升高或降低，為什么不是一段一段的而是連續(xù)的，試解釋其原因．11．人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺．普朗克常量為6.63×10－34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是多少？12．某廣播電臺的發(fā)射功率為10kW，能發(fā)射出在空氣中波長為187.5m的電磁波，試求：(1)該電臺每秒鐘從天線發(fā)射多少個光子？(2)若向四面八方發(fā)射的光子視為均勻的，求在離天線2.5km處，直徑為2m的環(huán)狀天線每秒鐘接收的光子個數(shù)以及接收功率？第十七章波粒二象性第1節(jié)能量量子化課前預習練一、1.完全2．電磁波溫度3．(1)溫度(2)溫度①增加②較短二、1.整數(shù)倍一份一份的能量子2．普朗克6.626×10－343．量子化分立課堂探究練1．ACD[根據(jù)熱輻射的定義，A正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關外，還與材料種類和表面狀況有關，而黑體輻射只與黑體的溫度有關，B錯誤，C正確；根據(jù)黑體的定義知D正確．]2．AB[黑體輻射的規(guī)律為隨著溫度的升高各種波長的輻射強度都增加，同時輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．]3．ACD點評黑體輻射具有以下規(guī)律：①隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加．②隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．4．A[由光速、波長的關系可得出光的頻率ν＝eq\f(c,λ)，從而ε＝hν＝heq\f(c,λ)，故A正確．]5．B6．B[一個光子能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ).當激光器輸出功率為1mW時，每秒發(fā)出光子數(shù)為N＝eq\f(Pt,ε)＝eq\f(Pt,h\f(c,λ))＝3.2×1015個，B正確．]7．4×105個解析每秒鐘內(nèi)小燈泡發(fā)出的能量為E＝Pt＝1J光子的能量：ε＝hν＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,10－6)J＝1.989×10－19J小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)：n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(1,1.989×10－19)個≈5×1018個距離小燈泡d的球面面積為：S＝4πd2＝4π×(1.0×104)2m2＝1.256×109m2＝1.256×1013cm2每秒鐘輻射到1cm2的球面上的光子數(shù)為：N＝eq\f(n,S)＝eq\f(5×1018,1.256×1013)個≈4×105個．方法總結解決有關光子的能量輻射問題要明確能量子與功率、波長、光速和頻率之間的關系，熟練掌握E＝Pt＝nε、ε＝hν、c＝λν等公式是解決這類問題的關鍵．課后鞏固練1．A[根據(jù)黑體輻射電磁波的波長分布的決定因素得其只與溫度有關．]2．B[根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋，故B正確．]3．AB4．A5．D[因為光的頻率不變，光量子的能量不變；再根據(jù)折射率n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ,λ′)可知，光的速度變小，波長變短．]6．ABD[各種色光在真空中的傳播速度都相同；同一介質(zhì)對不同色光有不同的折射率；同一色光頻率不變；同一色光在不同介質(zhì)中波速不同，在不同介質(zhì)中波長不同．]7．ABD8.AC9．B[體溫為37℃時，熱力學溫度T＝310K，根據(jù)λmaxT＝2.90×10－3m·K，得λmax＝eq\f(2.90×10－3,310)m＝9.4×10－6m．]10．由于宏觀物質(zhì)是由大量微粒組成的，每一個粒子的能量是一份一份的，這符合能量量子化假說，而大量粒子則顯示出了能量的連續(xù)性，故我們平時看到的物體的溫度升高或降低不是一段一段的，而是連續(xù)的．11．2.3×10－18W解析因每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，所以察覺到綠光所接收的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6ε，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，可解得P＝eq\f(6×6.63×10－34×3×108,530×10－9)W＝2.3×10－18W.12．(1)1031個(2)4×1023個4×10－4W解析(1)每個光子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,187.5)J＝1.06×10－27J.則每秒鐘電臺發(fā)射上述波長的光子數(shù)N＝Pt/ε＝eq\f(104×