第十七章-1-能量量子化-Word版含答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上能量量子化 目標(biāo)定位1.了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.2.了解能量子的概念及其提出的科學(xué)過程.3.了解宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)一、黑體與黑體輻射問題設(shè)計(jì)1我們周圍的物體都在進(jìn)行熱輻射為什么我們只能觀察到部分物體的熱輻射？答案不同物體輻射的電磁波的波長(zhǎng)不同，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波不能引起人的視覺，波長(zhǎng)在某范圍內(nèi)的電磁波才能引起人的視覺2研究熱輻射的規(guī)律時(shí)，為什么人們特別注意黑體輻射？答案一般材料的物體，輻射電磁波的情況與溫度和材料的種類及表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)要點(diǎn)提煉1熱輻射：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度

2、有關(guān)，所以叫熱輻射2黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體3物體輻射出的電磁波與物體的溫度有關(guān)室溫下輻射的電磁波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，不能引起人的視覺，隨著溫度的升高，熱輻射中較短波長(zhǎng)的成分越來越強(qiáng)因此輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度有所不同4黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)如圖1所示圖12對(duì)黑體輻射的解釋：維恩公式在短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)非常接近，在長(zhǎng)波區(qū)則與實(shí)驗(yàn)偏離很大；瑞利公式在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)

3、驗(yàn)基本一致，但在短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重不符由于波長(zhǎng)很小的輻射處在紫外線波段，故而由理論得出的這種荒謬結(jié)果被認(rèn)為是物理學(xué)理論的災(zāi)難，當(dāng)時(shí)稱為“紫外災(zāi)難”三、能量子問題設(shè)計(jì)微觀粒子的能量是否同宏觀物體的能量一樣，具有連續(xù)性？答案微觀粒子的能量是分立的，而不是連續(xù)的要點(diǎn)提煉1定義：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，所輻射或吸收的能量是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的這個(gè)不可再分的最小能量值叫做能量子2大?。翰豢稍俜值淖钚∧芰恐礹，其中是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h6.626×1034J·s.一、黑體輻射規(guī)律例1關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是()A黑

4、體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體解析黑體自身輻射電磁波，不一定是黑的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；小孔只吸收電磁波，不反射電磁波，因此是小孔成了一個(gè)黑體，而不是空腔，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案C例2在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看作黑體，由小孔的熱

5、輻射特性，就可以確定爐內(nèi)的溫度如圖2所示，就是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波長(zhǎng)的關(guān)系圖象則下列說法正確的是()圖2AT1>T2BT1<T2C隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有所降低D隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)方向移動(dòng)解析一般材料的物體輻射能的多少?zèng)Q定于物體的溫度(T)、輻射波的波長(zhǎng)、時(shí)間的長(zhǎng)短和發(fā)射的面積，而黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長(zhǎng)的輻射的物體，黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)從圖中可以看出，1<2，T1>T2，本題正確選項(xiàng)為A.答案A二、能量子的

6、計(jì)算例3光是一種電磁波，可見光的波長(zhǎng)的大致范圍是400700 nm.400 nm、700 nm電磁輻射的能量子的值各是多少？(h6.63×1034 J·s)解析根據(jù)公式和 h可知：400 nm對(duì)應(yīng)的能量子1h6.63×1034× J4.97×1019 J.700 nm對(duì)應(yīng)的能量子2h6.63×1034× J2.84×1019 J.答案4.97×1019 J2.84×1019 J例4小燈泡的功率P1 W，設(shè)其發(fā)出的光向四周均勻輻射，平均波長(zhǎng)106m，求小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)是多少？(h6.63&

7、#215;1034 J·s)解析每秒鐘小燈泡發(fā)出的能量為EPt1 J1個(gè)光子的能量：h J1.989×1019 J小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)：n5×1018(個(gè))答案5×1018個(gè)1(黑體輻射規(guī)律)如圖3所示，畫出了四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系圖象，從圖象可以看出，隨著溫度的升高，則()圖3A各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加B只有波長(zhǎng)短的輻射強(qiáng)度增加C輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)D輻射電磁波的波長(zhǎng)先增大后減小答案AC解析根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律和輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系可判斷A、C正確2(能量子的理解)紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是()A

8、紅光 B橙光C黃光 D綠光答案A解析在四種顏色的光中，紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)而頻率最小，由光子的能量eh可知紅光光子能量最小3(能量子的計(jì)算)某激光器能發(fā)射波長(zhǎng)為的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為()A. B.C. DPhc答案A解析每個(gè)光量子的能量h，每秒鐘發(fā)射的總能量為P，則n.能量量子化題組一黑體輻射規(guī)律1對(duì)黑體輻射電磁波的波長(zhǎng)分布有影響的因素是()A溫度 B材料C表面狀況 D以上都正確答案A解析黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)2下列敘述正確的是()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(guān)C黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按

9、波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)D黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波答案ACD解析根據(jù)熱輻射的定義知，A正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)黑體的定義知D正確3能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)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牛頓提出的微粒說答案B4下列關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律敘述正確的是()A隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加B隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)C黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)無關(guān)D黑體輻射

10、無任何規(guī)律答案AB解析黑體輻射的規(guī)律為隨著溫度的升高各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加，同時(shí)輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)故A、B對(duì)題組二對(duì)能量子的理解和計(jì)算5對(duì)于帶電微粒的輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法正確的是()A以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B輻射和吸收的能量可以不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輻射和吸收的能量都可以是連續(xù)的答案A解析帶電微粒輻射和吸收能量時(shí)是以最小能量值能量子的整數(shù)倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D均錯(cuò)6硅光電池是利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能若有N個(gè)波長(zhǎng)為0的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為(h為普朗克

11、常量)()Ah· BNh·CN·h0 D2Nh0答案B解析一個(gè)光子的能量hh，則N個(gè)光子的總能量ENh.選項(xiàng)B正確7氮氖激光器發(fā)出波長(zhǎng)為633 nm的激光，當(dāng)激光器的輸出功率為1 mW時(shí)，每秒發(fā)出的光子數(shù)為()A2.2×1015 B3.3×1015C2.2×1014 D3.3×1014答案B解析一個(gè)該光子的能量h.當(dāng)激光器輸出功率為1 mW時(shí)，每秒發(fā)出的光子數(shù)為N代入數(shù)據(jù)得N3.3×1015個(gè)B正確8“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成若在結(jié)兩端加恒定電壓U，則它會(huì)輻射頻率為的電磁波，且與U成正比，即kU.已知比例系

12、數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān)你可能不了解此現(xiàn)象的機(jī)理，但仍可運(yùn)用物理學(xué)中常用的方法，在下列選項(xiàng)中，推理判斷比例系數(shù)k的值可能為()A. B. C2he D.答案B解析電磁波的頻率、普朗克常量h、能量E之間的關(guān)系Eh，因?yàn)閗U，所以EhkU；電壓U、電量q與能量E的關(guān)系是EqU，由題意知q2e，所以k.題組三綜合應(yīng)用9神光“”裝置是我國(guó)規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2 400 J、波長(zhǎng)0.35 m的紫外激光已知普朗克常量h6.63×1034 J·s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？答案4.23×1021(個(gè))解析紫外激光的波長(zhǎng)已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根據(jù)紫外激光發(fā)射的總能量為2 400 J，即可求得紫外激光所含光子數(shù)紫外激光能量子的值為0 J5.68×1019 J則該紫外激光所含光子數(shù)n4.23×1021(個(gè))10經(jīng)測(cè)量，人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長(zhǎng)為940 m處根據(jù)電磁輻射的理論得出，物體最