2017-2018学年同步备课套餐之物理人教浙江专版选修3-5讲义：第17章波粒二象性1

1能量量子化考试要求必考知识内容课时要求加试能量量子化b1.知道微观粒子的能量是不连续变化的.2.知道能量量子化是研究微观世界的基本观点.c3.知道能量子的概念．会用公式ε＝hν和ν＝进行计算.λ能量子[导学探究]某激光器能发射波长为λ的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h，那么每个激光光量子的能量是多少？如激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？cPPλ.答案不可以．光量子的能量不是连续的，而是一份一份的．[知识梳理]能量子E＝h.个数n＝＝λEhc1．定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值能量子．ε叫做2．能量子大小：ε＝hν，其中J·s)．ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－343．能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(√)(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(√)一、对能量子的理解1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．2．在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．物体的运动是连续的，能量变化是连续的，例1(多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的()A．物体的带电荷量C．物体的动量B．物体的质量D．学生的个数答案AD解析所谓“量子化”应该是不连续的，是一份一份的，故选A、D.例2(多选)对于带电微粒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解析带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或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错误．二、能量子的计算能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，λ，在真空中光速为ν是电磁波的频率．c，普朗克常量为例3已知某种单色光的波长为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为()A．hcλB.hλcC.D．以上均不正确hλ答案A解析由波速公式c＝λν可得：ν＝，由光的能量子公式得ε＝hν＝hλ，故选项A正确．ccλ例4(2016·余姚中学高二第二学期期中)人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒钟有6.63×10－34J·s，光速为6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18WB．3.8×10－19WC．7.0×10－10WD．1.2×10－18W答案A解析因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．所以察觉到绿光所接收的最6×6.63×10－34×3×108Ec小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝hλ，可解得P＝W≈2.3×t530×10－910－18W.1．(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是()A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C．能量子与电磁波的频率成正比εD．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的答案BC解析由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；最小能量值ε＝hν，C正确．2．普朗克常量是自然界的一个基本常数，它的数值是A．6.02×10－23mol－1C．6.626×10－34J·s答案C()B．6.626×10－3mol·sD．1.38×10－16mol·s解析普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10－J·s，在记忆时关键34要注意它的单位和数量级．3．小灯泡的功率P＝1W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h＝6.63×10－J·s)34答案5×10(个)18解析每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1J1个光子的能量：6.63×10－34×3×108ε＝hν＝hcλ＝J10－6＝1.989×10－19J小灯泡每秒钟辐射的光子数：E1n＝ε＝≈5×10181.989×10－19一、选择题1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是()A．红光B．橙光D．绿光C．黄光答案A解析在四种颜色的光中，红光的波长最长而频率最小，由光子的能量ε＝hν可知红光光子能量最小．2．(多选)下列宏观概念中，是量子化的有()A．大象的头数B．弹簧振子的能量C．汽车的个数D．卫星绕地球运行的轨道半径答案AC解析汽车的个数和大象的头数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其他两个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数，因而是连续的，非量子化的．3．在X射线散射实验中若散射光波长是入射光波长的1.5倍，则入射光光子能量E与散射0光光子能量E的比值为()A．2∶3C．1∶1答案BB．3∶2D．4∶9解析根据E＝hν，ν＝cλ可知E＝hcλ，已知λλ＝1.5，0所以入射光光子能量E0与散射光子能量E的比值λ3EE0＝＝，B正确．λ204．红光和紫光相比()A．红光能量子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B．红光能量子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C．红光能量子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D．红光能量子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小答案B5．氦氖激光器发出波长为663nm的激光，当激光器的输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为()A．2.2×1015C．2.2×1014答案BB．3.3×1015D．3.3×1014hc解析一个光子的能量ε＝hν＝，当激光器输出功率为1mW时，每秒钟发出的光子数为Nλ1×10－3×1Pt＝＝≈3.3×1015.ε3×1086.63×10－34×663×10－96．单色光从真空射入玻璃时，它的()A．波长变长，速度变小，光量子能量变小B．波长变短，速度变大，光量子能量变大C．波长变长，速度变大，光量子能量不变D．波长变短，速度变小，光量子能量不变答案Dλλ′cv解析因为光的频率不变，光量子的能量不变；再根据折射率n＝＝可知，光的速度变小，波长变短．7．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能的．若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)()ccA．hλB．NhλC．Nhλ0D．2Nhλ000答案B解析一个光子的能量ε＝hν＝hλc，则N个光子的总能量E＝Nhλc.选项B正确．00二、非选择题8．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4×10－3～1.6×10－3m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是c＝3.0×108m/s.结果保留两位有效数字Hz1.2×10－～1.4×10－________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中的光速)答案1.9×10～2.1×10J22111122解析由c＝λν得ν＝cλ.则求得频率范围为1.9×1011～2.1×1011Hz.又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J.9．对应于3.4×10－19J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？Hz5.85×10－m黄色答案5.13×10147解析根据公式ε＝hν和ν＝cλ得3.4×10－19ε＝hHz≈5.13×1014Hz，ν＝6.63×10－343.0×1085.13×1014cλ＝＝m≈5.85×10－7m.ν5．13×1014Hz的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×10－7m.10．神光“Ⅱ”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24