171能量量子化习题

1、 习题能量量子化 知道普朗克提出的.2. 目标定位1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的实验规律 能量子假说 一、黑体与黑体辐射 热辐射1 定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，所以叫热辐射(1) 特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同(2) 2黑体(1)定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体 (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 想一想 在火炉旁边有什么感觉投入炉中的铁块颜色怎样变化说明了什么问题 答案 在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能

2、量投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关 二、黑体辐射的实验规律 1随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加 2随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动 想一想 你认为现实生活中存在理想的黑体吗 答案 现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型 三、能量子 1定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值叫做能量子 3434 hs(_J一般10hhh大小：2，其中是电磁波的频

3、率，是普朗克常量，数值取10 Js) 一、对黑体辐射规律的理解 1一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 2黑体是指只吸收而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 3黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动如图1711所示 图1711 1 例 图1712 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度如图1712所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法

4、正确的是( ) ATT 21BTT波长较短的方向移动从图中可以看出，本题正确选项为A，T2211随着温度的升高，各种波长的辐射本领都在增加，当黑体温度升高时，辐射本领最大值借题发挥 向短波方向移动，这是黑体辐射的特点，熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是1 针对训练 ) ( A答案 、B随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确，解析 错误、DC 的应用h二、能量子的理解和地过渡到另一状态，而不可能停留在不符飞跃”“1物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态 合这些能量的任何一个中间状态在宏

5、观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必2 考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化 h，其中是普朗克常量，是电磁波的频率3能量子的能量h 电磁辐射、700 nm400 nm可见光的波长的大致范围是400 nm700 nm.求例2 光是一种电磁波， 的能量子的值各是多少19191010 J 答案 Jc 根据公式解析 可知：h和c34错误!对应的能量子400 nm10 J h1119 J.10 c34错误!10 J 对应的能量子700 nmh2219 J.10 借题发挥 (1)求解本题的关键是根据已知条件求每一个能量子的能量 (2)这类习题数量级比较

6、大，注意运算当中提高运算准确率 例3 对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( ) A以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收 B辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C吸收的能量可以是连续的 D辐射和吸收的能量是量子化的 答案 ABD 解析 带电微粒的辐射和吸收能量时是以最小能量值能量子的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的故选项A、B、D正确，C选项错 对黑体辐射规律的理解 1下列叙述正确的是( ) A一切物体都在辐射电磁波 B一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 答案 ACD

7、解析 根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体温度有关，B错、C对；根据黑体定义知D对 2下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是( ) 随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加A 随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动B 黑体热辐射的强度与波长无关C 黑体辐射无任何规律D AB答案黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波解析 B对长较短的方向移动故A、 h的应用能量子的理解及33，相应的频率1010m3二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波

8、辐射的波长范围约是34 Js，_范围是_，相应的光子能量的范围是，(已知普朗克常量h10真空中的光8 m/s.结果取两位有效数字c速10)22111122 J10 答案 1010 Hz10c . 由c得解析1111 Hz.10 则求得频率范围为102222 J. 10又由h得能量范围为104神光“”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长 34 Js，则该紫外激光所含光子数为多少m的紫外激光已知普朗克常量h10 21 (个 答案10)2 解析 紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为 400 J，即可求得紫外激光所含光

9、子数hc19n错误!错误!J紫外激光能量子的值为错误! 10 J则该紫外激光所含光子数021(个) 10 (时间：60分钟) 黑体辐射的理解和应用 题组一 1关于对黑体的认识，下列说法正确的是( ) A黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关 D如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 答案 C 解析 黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故选项A错误；黑体辐

10、射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故选项B错误、选项C正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故选项D错误 2对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( ) A温度 B材料 C表面状况 D以上都正确 答案 A 解析 根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素，得其只与温度有关，A对 3能正确解释黑体辐射实验规律的是( ) A能量的连续经典理论 B普朗克提出的能量量子化理论 C以上两种理论体系任何一种都能解释 D牛顿提出的微粒说 答案 B 解析 根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的

11、方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，B对 4. 图1713 黑体辐射的实验规律如图1713所示，由图可知( ) A随温度升高，各种波长的辐射强度都增大 B随温度降低，各种波长的辐射强度都增大 C随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 答案 ACD 解析 由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增大，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来 52006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化他们的出色

12、工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( ) A一切物体都在辐射电磁波 B一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 答案 ACD 解析 根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C、D正确 题组二 能量子的理解及h的应用 6普朗克常量

13、是自然界的一种基本常数，它的数值是( ) 323 s molA10 mol B103416 s mol10D s J10C答案 C 34 Js由实验测得它的精确数值为10，在记忆时关键要注意它的单解析 普朗克常量是一个定值， 位和数量级的值，在真空中光速为7已知某种单色光的波长为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子 为( )c Ah D以上均不正确 答案 A 的激光，发射功率为P，c表示光速，h8某激光器能发射波长为为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为( ) Phc D 答案 A PPhc解析 每个光量子的能量h，每秒钟发射的总能量为P，则n. hc题组三 综合应用 3419 Js)

14、(h9对应于1010 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少147 m 1010 Hz答案c得 h和根据公式解析 14 Hz， Hz10错误! hchc7 m.错误! m10 个光量子530 nm人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为的绿光时，只要每秒钟有610834 m/s.310人眼能察觉到绿光时所接收射入瞳孔，眼睛就能察觉普朗克常数为10 Js，光速为 到的最小功率为多少18 W 答案 10c解析 先根据hh算出每个光量子的能量，每秒需要接收到6个这样的光量子，故接收到这 06个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率又因每秒有6个绿光的光量子射入瞳孔，所Ec以，觉察到绿光所需要接收到的最小功率P，式中E6，又hh，代入数据得P10 00t18 W.46 10 m，求在距离d11小灯泡的功率P1 W，设其发出的光向四周