高中物理第17章波粒二象性1能量量子化学案新人教版选修3_5

能量量子化-人教版选修3-5教案一、教学目标1.了解能量量子化的基本概念，理解能量量子化和发射光电效应的关系；2.掌握布拉格衍射及其原理；3.理解基础粒子、玻尔模型的发展和量子力学的诞生过程。

二、教学重点1.能量量子化的基本概念；2.布拉格衍射及其应用。

三、教学难点1.理解量子化现象的产生原因；2.掌握布拉格衍射的原理及其应用。

四、教学过程第一部分课堂讲授1.能量量子化的基本概念•讲解能量量子化的内容，通过实验解释其产生原因；•介绍能量量子化现象的类别及其物理意义；•告诉学生能量量子化和发射光电效应的关系。

2.布拉格衍射及其应用•介绍布拉格衍射的原理；•讲解Bragg方程中各个符号的含义；•分析布拉格衍射如何用于材料的结构分析。

3.量子力学的发展过程•介绍原子模型的发展历程；•讲解玻尔模型及其不足；•介绍量子力学的基本假设、基本概念和基本方法。

第二部分实验演示1.实验一：测量镁的工作函数由于能量量子化现象的存在，通过测量光电子对应波长的最大能量及其波长，可以求出金属的工作函数，并验证光电效应定律。

该实验重点是实验操作，孩子们需要通过实验观察、测量、计算等方法，确定镁的工作函数值。

2.实验二：布拉格衍射•通过实验观察，让学生了解布拉格衍射现象；•引导孩子们测量、计算布拉格衍射角度。

第三部分课堂讨论1.学生小组分发题卡，提供相关问题，小组内讨论并给出答案，分享给全班。

2.教师对本节课的重点进行复述。

五、作业布置1.回答题卡上的习题；2.总结本节课学到的知识点。

六、教学评估1.课堂表现评估；2.课后作业评估；3.知识总结评估。

七、教学反思通过本节课的讲解、实验演示和课堂讨论，学生对能量量子化、布拉格衍射等基本概念有了更深刻的认识。

而且实验演示的操作使学生体验到物理实验的过程，培养了他们的实践操作能力。

在教学中，应注重实验与理论的结合，提高学生的物理实验能力，增加科学实验的趣味性，同时也提升了学习的效果。

1能量量子化[ 目标定位 ] 1. 认识黑体辐射的实验规律.2. 认识能量子的观点及其提出的科学过程.3. 认识宏观物体和微观粒子的能量变化特色．一、黑体与黑体辐射[ 问题设计 ]1．我们四周的物体都在进行热辐射．为何我们只好察看到部分物体的热辐射？答案不一样物体辐射的电磁波的波长不一样，波长较长的电磁波不可以惹起人的视觉，波长在某范围内的电磁波才能惹起人的视觉．2．研究热辐射的规律时，为何人们特别注意黑体辐射？答案一般资料的物体，辐射电磁波的状况与温度和资料的种类及表面状况相关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关．[ 重点提炼 ]1．热辐射：我们四周的全部物体都在辐射电磁波，这类辐射与物体的温度相关，所以叫热辐射．2．黑体：假如某种物体能够完整汲取入射的各样波长的电磁波而不发生反射，这类物体就是绝对黑体，简称黑体．3．物体辐射出的电磁波与物体的温度相关．室温下辐射的电磁波的波长较长，不可以惹起人的视觉，跟着温度的高升，热辐射中较短波长的成分愈来愈强．所以辐射强度按波长的散布状况随物体的温度有所不一样．4．黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关．二、黑体辐射的实验规律1．黑体辐射的实验规律：跟着温度的高升，一方面，各样波长的辐射强度都有增添；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动．如图 1 所示．图 12．对黑体辐射的解说：维恩公式在短波区与实验特别靠近，在长波区则与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符．因为波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这类荒唐结果被以为是物理学理论的灾害，当时称为“紫外灾害”．三、能量子[ 问题设计 ]微观粒子的能量能否同宏观物体的能量同样，拥有连续性？答案微观粒子的能量是分立的，而不是连续的．[ 重点提炼 ]1．定义：振动着的带电微粒的能量只好是某一最小能量值的整数倍，所辐射或汲取的能量是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或汲取的．这个不行再分的最小能量值ε 叫做能量子．2．大小：不行再分的最小能量值ε＝ hν，此中ν是电磁波的频次， h 是普朗克常量， h＝×10－34J·s.一、黑体辐射规律例 1对于对黑体的认识，以下说法正确的选项是()A．黑体只汲取电磁波，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散布除与温度相关外，还与资料的种类及表面状况相关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与温度相关，与资料的种类及表面状况没关D．假如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汲取，最后不可以从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体分析黑体自己辐射电磁波，不必定是黑的，应选项 A 错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关，应选项 B 错误，选项 C 正确；小孔只汲取电磁波，不反射电磁波，所以是小孔成了一个黑体，而不是空腔，应选项D错误．答案C例 2 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就能够确立炉内的温度．如图 2 所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象．则以下说法正确的是 ()图 2A ．T 1 >T 2B ．T 1 <T 2C ．跟着温度的高升，黑体的辐射强度都有所降低D ．跟着温度的高升，辐射强度的极大值向波长较长方向挪动分析一般资料的物体辐射能的多少决定于物体的温度 ( T ) 、辐射波的波长、 时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，所有汲取任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的散布只与温度有关．实验表示，跟着温度的高升，各样波长的辐射强度都有所增添，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动．从图中能够看出，λ 1<λ 2， T 1>T 2，此题正确选项为 A.答案A二、能量子的计算例 3光是一种电磁波，可见光的波长的大概范围是400～ 700 nm.400 nm 、 700 nm 电磁辐射的能量－ 34子的值各是多少？ ( h ＝6.63 ×10J ·s) 分析依据公式 ν ＝ c和 ε ＝ ν 可知：λh400 nm 对应的能量子8cε 1＝－34×3.0 ×10＝6.63 ×10400×10－ 9Jhλ 1≈ 4.97 ×10 －19 J.700 nm 对应的能量子3.0 ×10 8c＝6.63 ×10－34J2＝ h λ ×700×10－ 9ε 2≈ 2.84 ×10 －19 J.答案4.97 ×10－19J 2.84 ×10 －19 J例 4小灯泡的功率 P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，均匀波长λ＝ 10－6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？ ( h＝6.63 ×10 －34 J·s)分析每秒钟小灯泡发出的能量为E＝ Pt ＝1 J1个光子的能量：hc 6.63 ×10 －34×3×10 8ε＝hν＝λ＝10－6J＝1.989 ×10 －19 J小灯泡每秒钟辐射的光子数：E118n＝ε＝×10－19≈5×10( 个)答案5×1018 个1．( 黑体辐射规律 ) 如图 3 所示，画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象能够看出，跟着温度的高升，则()图 3A．各样波长的辐射强度都有增添B．只有波长短的辐射强度增添C．辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动D．辐射电磁波的波长先增大后减小答案AC分析依据黑体辐射的实验规律和辐射强度与波长的关系可判断A、 C正确．2．( 能量子的理解) 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 ．绿光答案A分析在四种颜色的光中，红光的波长最长而频次最小，由光子的能量e＝ hν可知红光光子能量最小．3．( 能量子的计算) 某激光器能发射波长为λ 的激光，发射功率为P，c 表示光速， h 为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为()λP hPA. hcB.λcλcPC. hD ．λPhc答案Ahc P λ P分析每个光量子的能量ε＝ hν＝λ，每秒钟发射的总能量为P，则 n＝ε＝hc.黑体黑体辐射黑体辐射的特色黑体辐射的实验规律能量量子化定义能量子大小ε＝ hν能量子假说的意义题组一黑体辐射规律1．对黑体辐射电磁波的波长散布有影响的要素是()A．温度 B ．资料C．表面状况 D ．以上都正确答案A分析黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关．2．以下表达正确的选项是()A．全部物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的状况只与温度相关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关D．黑体能够完整汲取入射的各样波长的电磁波答案ACD分析依据热辐射的定义知， A 正确；依据热辐射和黑体辐射的特色知一般物体辐射电磁波的状况除与温度相关外，还与资料的种类和表面状况相关，而黑体辐射只与黑体的温度相关，B 错误，C 正确；依据黑体的定义知D 正确．3．能正确解说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 ．以上两种理论系统任何一种都能解说D ．牛顿提出的微粒说答案B4．以下对于黑体辐射的实验规律表达正确的选项是 ()A ．跟着温度的高升，各样波长的辐射强度都有所增添B ．跟着温度的高升，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动C ．黑体热辐射的强度与波长没关D ．黑体辐射无任何规律答案AB分析 黑体辐射的规律为跟着温度的高升各样波长的辐射强度都增添，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动．故A 、B 对．题组二对能量子的理解和计算5．对于带电微粒的辐射和汲取能量时的特色，以下说法正确的选项是()A ．以某一个最小能量值一份一份地辐射或汲取B ．辐射和汲取的能量能够不是某一最小值的整数倍C ．汲取的能量能够是连续的D ．辐射和汲取的能量都能够是连续的答案A分析 带电微粒辐射和汲取能量时是以最小能量值——能量子ε 的整数倍一份一份地辐射或汲取的，是不连续的．应选项A 正确，选项B 、C 、D 均错．6．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转变为电能．如有 N 个波长为 λ 0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为 ( h 为普朗克常量 )()A ． ·cB ．·ch λ 0Nh λ 0C ． · λ 0D ． 2 λ 0答案 B分析一个光子的能量 ε ＝ h ν＝ hcE ＝ Nh c，则 N 个光子的总能量. 选项 B 正确．λ 0λ07．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 ×10 15B ．3.3 ×10 15C ．2.2 ×10 14D ．3.3 ×10 14 答案BhcPt分析 一个该光子的能量ε ＝ h ν ＝ λ . 当激光器输出功率为1 mW 时，每秒发出的光子数为 N ＝ ε ＝PtN ≈ ×1015个． B 正确．c 代入数据得h λ8．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘系统成．若在结两头加恒定电压 U ，则它会辐射频次为 ν 的电磁波，且 ν 与 U 成正比，即 ν ＝ kU . 已知比率系数 k 仅与元电荷 e 的 2 倍和普朗克常量h 相关．你可能不认识此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在以下选项中，推理判断比率系数k的值可能为 ()A.hB.2eC ． 2D. 12ehhe2he答案B分析电磁波的频次 ν、普朗克常量 h 、能量 E 之间的关系 E ＝ h ν ，因为 ν ＝ kU ，所以 E ＝ hkU ；2电压 U 、电量 q 与能量 E 的关系是 E ＝ qU ，由题意知 q ＝ 2e ，所以 k ＝ h . 题组三综合应用9．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获取能量为2 400 J 、波长 λ＝ 0.35 μ m 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多少？答案 4.23 ×10 21( 个 )分析 紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再依据紫外激光发射的总能量为2400 J ，即可求得紫外激光所含光子数． －34×3×10 8hc 6.63 ×10 J ≈5.68 ×10 －19J ．则该紫外激光所含光子数紫外激光能量子的值为ε 0＝ λ ＝0.35 ×10－6n ＝E＝2400－ 19≈ ×10 21(个) ．ε×1010．经丈量，人体表面辐射本事的最大值落在波长为940 μ m 处．依据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为 T λ m ＝ ×10 －1m ·K ，由此估量人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？( h ＝6.63 ×10 －34J ·s)答案36 ℃2.12 ×10 －22 J2.90 ×10－1m ·k 2.90 ×10 －1分析人体表面的温度为 T ＝λ m＝ 940×10 －6 K ≈309 K ≈36 ℃. 人体辐射的能量子的值为 ε ＝ hc8＝6.63 ×10－34×3×10 －6 J ＝2.12 ×10 －22J.λ m940×10。

1 能量量子化1．黑体与黑体辐射 (1)热辐射①定义：我们四周的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。

②热辐射的特征：辐射强度按波长的分布状况随物体的温度而有所不同。

当物体温度较低时(如室温)，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波(在红外线区域)，不能引起人的视觉；当温度上升时，热辐射中较短波长的成分辐射强度越来越强，可见光所占比例增大，如燃烧的炭会发出醒目的红光。

(2)黑体①定义：能完全吸取入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体称为确定黑体，简称黑体。

②理解：能全部吸取各种频率的电磁辐射；是抱负模型，确定黑体实际上并不存在。

③模型：不透亮 的材料制成带小孔的空腔，可近似看成黑体。

(3)黑体辐射①定义：黑体的热辐射，称为黑体辐射。

②黑体辐射特点：一般物体辐射的电磁波的状况除与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关，而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争辩黑体辐射的意义：是争辩热辐射的性质的基础。

【例1】 在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过养分关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。

蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发觉老鼠的。

假设老鼠的体温约为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm 。

依据热辐射理论，λm 与辐射源的确定温度T 的关系近似为Tλm ＝2.90×10－3m·K。

(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为( )A ．7.8×10－5 mB ．9.4×10－6mC ．1.16×10－4 mD ．9.7×10－8m (2)老鼠发出的最强的热辐射属于( )A ．可见光波段B ．紫外波段C ．红外波段D ．X 射线波段 解析：(1)老鼠的体温T ＝(273＋37) K ＝310 K ，由题设条件λm 与T 的近似关系式：Tλm ＝2.90×10－3m·K，得λm ＝2.90×10－3310m≈9.4×10－6m ，B 正确。

1 能量量子化[学习目标] 1.了解热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点．一、黑体与黑体辐射[导学探究] 1.什么是热辐射？这种辐射与物体的温度有何关系？与材料种类及表面状况有关吗？答案(1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)辐射强度按波长的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射中波长较短的电磁波成分越来越强．(3)有关．2．什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？答案(1)能够完全吸收各种波长的电磁波的物体，叫做黑体．(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关．而热辐射还与其他因素有关(材料的种类和表面状况)．[知识梳理]1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．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．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)黑体一定是黑色的物体．( ×)(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．( √)(3)只有高温物体才能辐射电磁波．( ×)(4)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．( √)二、黑体辐射的实验规律[导学探究] 1.黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示，当温度从1300 K升高到1700K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变？辐射强度极大值对应的波长如何变化？图1答案变强．辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短．2．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．[知识梳理] 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．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)黑体是一种客观存在的物质．( ×)(2)黑体辐射随温度升高强度变强．( √)三、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？答案光量子的能量不是连续的，而是一份一份的，E＝h cλ.个数n＝PE＝Pλhc.[知识梳理] 能量子1．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ε叫做能量子．2．能量子大小：ε＝hν，其中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＝6.63×10－34J·s)．3．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、黑体辐射的规律 1．一般物体与黑体的比较2.随着温度的升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．例1 (多选)黑体辐射的实验规律如图2所示，由图可知( )图2A ．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B ．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加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 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加，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． 针对训练 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二、能量子的理解和计算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：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．3．能量子的能量ε＝h ν，其中h 是普朗克常量，ν是电磁波的频率．例2 人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为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 ．2.3×10－18W B ．3.8×10－19W C ．7.0×10－10 WD ．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小功率P ＝E t ，式中E ＝6ε，又ε＝h ν＝h c λ，可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9W≈2.3×10－18W.例3 (多选)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．1．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图3所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是( )图3A ．T 1>T 2B ．T 1<T 2C ．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动 答案 A2．(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εB ．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D ．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＝h ν，C 正确．3．小灯泡的功率P ＝1 W ，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 ＝6.63×10－34J·s)答案 5×1018(个)解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E ＝Pt ＝1 J 1个光子的能量： ε＝h ν＝hc λ＝6.63×10－34×3×10810－6J＝1.989×10－19J小灯泡每秒钟辐射的光子数：n ＝E ε＝11.989×10－19≈5×1018(个)一、选择题(1～6题为单选题，7～8题为多选题) 1．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的因素是( ) A ．温度 B ．材料 C ．表面状况 D ．以上都正确答案 A解析 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．故A 正确． 2．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方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能正确解释黑体辐射实验规律，B 对．3．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 cλB.hλC.c h λD ．以上均不正确答案 A解析 由波速公式c ＝λν可得：ν＝c λ，由光的能量子公式得ε＝h ν＝h cλ，故选项A 正确．4．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( )答案 A解析 随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长的关系：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．由此规律可知应选A. 5．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．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)( ) A ．h c λ0 B ．Nh cλ0C ．Nh λ0D ．2Nh λ0答案 B解析 一个光子的能量ε＝h ν＝h c λ0，则N 个光子的总能量E ＝Nh cλ0，选项B 正确．6．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食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用．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 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin.根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T 的关系近似为T λmin＝2.90×10－3m·K ，则老鼠发出的最强的热辐射的波长为( )A ．7.8×10－5mB ．9.4×10－6m C ．1.16×10－4m D ．9.7×10－8 m答案 B 解析 由T λmin＝2.90×10－3m·K 可得，老鼠发出最强的热辐射的波长为λmin＝2.90×10－3Tm＝2.90×10－3273＋37m≈9.4×10－6m ，B 正确．7．2006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 根据热辐射的定义知，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． 8．以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是( ) A ．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B ．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C ．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D ．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 答案 BC解析 由辐射强度随波长变化关系知：随着温度的升高各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波，故正确答案为B 、C. 二、非选择题9．二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 ，求：(已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，真空中的光速c ＝3.0×108m/s.结果取两位有效数字) (1)相应的频率范围； (2)相应的光子能量的范围．答案 (1)1.9×1011～2.1×1011Hz (2)1.2×10－22～1.4×10－22J解析 (1)由c ＝λν得ν＝cλ.则求得频率范围为1.9×1011～2.1×1011Hz. (2)由ε＝h ν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J.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2 400 J 、波长λ＝0.35 μm 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多少？(计算结果保留三位有效数字) 答案 4.23×1021(个) 解析 紫外激光能量子的值为 ε＝hc λ＝6.63×10－34×3×1080.35×10－6J≈5.68×10－19J.则该紫外激光所含光子数n ＝E ε＝2 4005.68×10－19个≈4.23×1021个．。