高中物理 第17章 波粒二象性 1 能量量子化 新人教版选修3-5

新人教版选修3-5《17.1 能量量子化》课时训练物理试卷一、黑体与黑体辐射第十七章波粒二象性第1节能量量子化1. 黑体：是指能够________吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

2. 热辐射：周围的一切物体都在辐射________，这种辐射与物体的________有关。

3. 黑体辐射的实验规律（1）一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与________有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

（2）黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关，如图所示。

①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都________；②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长________的方向移动。

二、能量子定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的________。

即：能的辐射或者吸收只能是________。

这个不可再分的最小能量值ε叫做________。

能量子大小ε＝ℎν，其中ν是电滋波的频率，ℎ称为________常量。

ℎ＝________J⋅s （一般取ℎ＝6.63×10−34J⋅s）。

能量的量子化在微观世界中微观粒子的能量是________的，或者说微观粒子的能量是________的。

这种现象叫能量的量子化。

【概念规律练】关于热辐射，下列说法中正确的是（）A.一切物体都在辐射电磁波B.任何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的温度有关D.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的（）A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B.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C.黑体热辐射的强度与波长无关D.黑体辐射无任何规律黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A.随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B.随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加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已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为ℎ，则电磁辐射的能量子ε的值为（）A.ℎcλB.ℎλC.cℎλD.以上均不正确神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量ℎ＝6.63×10−34J⋅s，则该紫外激光所含光子数为（）A.2.1×1021个B.4.2×1021个C.2.1×1015个D.4.2×1015个一、【方法技巧练】利用能量子的关系式求解有关问题氦-氖激光器发出波长为633nm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.2.2×1015B.3.2×1015C.2.2×1014D.3.2×1014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，求在距离d＝1.0×104m处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1cm2的球面上的光子数是多少？(ℎ＝6.63×10−34J⋅s)课后巩固练对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（）A.温度B.材料C.表面状况D.质量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.牛顿提出的能量微粒说下列说法正确的是（）A.微观粒子的能量变化是跳跃式的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长，其能量子越大红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（）A.红光B.橙光C.黄光D.绿光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，光量子能量不变关于光的传播，下列说法中正确的是（）A.各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同B.各种色光在真空中频率不同，同一色光在各种介质中频率相同C.同一色光在各种介质中折射率不同，不同色光在同一介质中折射率相同D.各种色光在同一介质中波长不同，同一色光在真空中的波长比任何介质中波长都长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对一束太阳光进行分析，下列说法正确的是（）A.太阳光是由各种单色光组成的复色光B.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为红光C.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为紫光D.组成太阳光的各单色光的能量都相同在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用，蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的，假设老鼠的体温约37∘C，它发出的最强的热辐射的波长为λ(m)，根据热辐射理论，λ(m)与辐射源的绝对温度的关系近似为Τλ＝2.90×10−3m⋅K．老鼠发出最强的热辐射的波长为（）A.7.9×10−5mB.9.4×10−6mC.1.16×10−4mD.9.7×10−8m由能量的量子化假说可知，能量是一份一份的而不是连续的，但我们平时见到的宏观物体的温度升高或降低，为什么不是一段一段的而是连续的，试解释其原因。

17.1能量量子化三维教学目标（一）知识与技能了解热辐射及特征，了解黑体与黑体辐射，认识黑体辐射的实验规律，理解能量子的概念。

（二）过程与方法了解微观世界中的量子化现象，体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，树立不畏艰辛的人生观。

教学重点能量子的概念教学难点黑体辐射的实验规律教学方法形象教学法、练习强化法、人文教育法教学用具：视听媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程（一）引入新课教师：播放《超乎想象的宇宙—量子力学》剪辑之走进量子世界，引导同学们了解微观世界的奇妙现象，认识不同于经典物理学的规律。

（意图让学生形成知识结构反差，走进全新领域，激发学生好奇心和求知欲。

）点出课题：本节课我们来体验量子力学初步――能量量子化（二）进行新课探究一：热辐射及热辐射的特性观看视频，思考问题1、牛顿首先发现了光的色散，接着麦克斯韦提出光是电磁波，后人测出可见光波长范围在400～760nm之间，七色光的波长范围是红：780～622nm；橙：622～597nm；黄：597～577nm；绿：577～492nm；蓝、靛：492～455nm；紫：455～350nm。

请问：（1）1nm= m，如何形象的感觉纳米尺度呢？（2）波长为700nm的光什么颜色？（3）什么光波长最大，什么光波长最小，由红光到紫光波长如何变化？（设计意图通过例题让同学感知波长与关系，由感性认识上升到理性认识，并记忆可见光波长范围）2、提出问题，观看视频。

草木山石动物也“发光”你信吗？（意图通过视频、图像事实依据，让学生认识不可见—红外线）总结一．热辐射1、定义：__________________________________________________________________那么，物体的热辐射随温度升高如何变化呢？请仔细观察两位同学的探究实验，然后各小组内交流观察现象，得出结论现象：1亮度变化_________________________________2颜色变化_________________________________结论：2特征：__________________________________________________________________探究二：黑体及黑体辐射观看图片，思考问题手电筒将光均匀的照在黑白相间的两张纸上，你发现了电磁波的辐射、反射、吸收现象了吗？在通过两幅校园图片引出黑体及黑体辐射，并阅读相关知识（帮助认识理想模型）二．黑体及黑体辐射1、定义：__________________________________________________________________2、黑体辐射特点：_________________________________________________________探究三：黑体辐射的实验规律实验结果如图所示，该图表示四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系。

高三物理选修3-5第十七章波粒二象性第一节能量量子化导学案【教学目标】1．了解什么黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法。

2．了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想。

3．通过观察热辐射的强度与波长的关系图像培养学生的观察能力。

4．了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对于物理世界的认识。

【教学重点】黑体辐射能量在不同温度下与波长的关系【教学难点】理解能量量子化的假说【自主学习】知识点一：黑体与黑体辐射1．热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的_____有关，叫做热辐射。

（1）任何物体任何温度均存在热辐射，当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，发射的能量逐渐增加。

例如：铁块在随温度升高时，从看不出发光到暗红、赤红、橘红到橙色等颜色直到黄白色。

从视觉上看低温物体发出的是红外光，炽热物体发出的是可见光，高温物体发出的是紫外光。

无论是高温物体还是低温物体，都有热辐射，所辐射的能量及其按波长的分布都随温度而变化。

（2）热辐射是热能转化为电磁能的过程。

大量带电粒子的无规则热运动引起的。

物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。

（3）注意：激光、日光灯发光不是热辐射2．黑体：如果某种物体在任何温度下都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。

（1）实际上黑体只是一种理想的情况，在实验室中，可在绕有电热丝的空腔上开一个小孔来实现，如图所示。

（2）黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是这样；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。

一些发光的物体（如太阳、白炽灯灯丝）也被当作黑体来处理。

（3）一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与_______有关外，还与材料的种类和表面状况有关。

第十七章波粒二象性第一节能量量子化学案班别姓名学号一、自主预习1．黑体与黑体辐射（1）热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的______有关，所以叫做热辐射。

（2）黑体：是指能够______吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

2．黑体辐射的实验规律（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______及表面状况有关。

（2）黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______有关。

①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都______。

②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长______的方向移动。

3．能量子（1）定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的______。

即能量的辐射或者吸收只能是______的。

这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。

（2）能量子的大小：______，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。

h＝6.63×10–34 J·s。

二、课堂突破【例题】神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ为0.35 μm的紫外激光，已知普朗克常量h=6.63×10–34 J·s，则该紫外激光所含光子数为________个（取两位有效数字）。

三、巩固训练1.下列宏观概念中，是量子化的有（）A．物体的质量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2．普朗克常量是自然界的一种基本常数，它的数值是()A．6.02×10－23 mol B．6.625×10－3 mol·sC．6.626×10－34 J·s D．6.626×10－34 mol·s3．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4．甲、乙两种单色光分别垂直进入一块厚玻璃砖，已知它们通过玻璃砖的时间t甲>t乙，那么，甲、乙两种单色光光子的能量关系是()A．E甲>E乙B．E甲<E乙C．E甲＝E乙D．不能确定5．（多选）黑体辐射的实验规律如图所示，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6．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )A ．h cλ B.hλC. c h λ D ．以上均不正确 7．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U ，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U 成正比，即ν＝kU .已知比例系数k 仅与元电荷e 的2倍和普朗克常量h 有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k 的值可能为( ) A.2h e B.2e hC ．2he D.12he 8．氮—氖激光器发出波长为633 nm 的激光，当激光器的输出功率为1 mW 时，每秒发出的光子数为( )A ．2.2×1015B ．3.3×1015C ．2.2×1014D ．3.3×10149．二氧化碳能很好吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.43×10－3～1.6×10－3m ，相应的光子能量的范围是________。