人教版選修35 能量量子化 第1課時(shí) 學(xué)案.docx

17.1能量量子化 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解什么是熱輻射及熱輻射的特性，了解黑體與黑體輻射 2.了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，了解黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系3.了解能量子的概念【重、難點(diǎn)】黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律、能量子概念【學(xué)習(xí)過程】知識(shí)點(diǎn)1：黑體和黑體輻射 1熱輻射：我們周圍的一切物體都在輻射_，這種輻射與物體的_有關(guān)，所以叫熱輻射。特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的_而有所不同。.黑體在熱輻射的同時(shí)，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來的電磁波。如果一些物體能夠_吸收投射到其表面的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是_,簡(jiǎn)稱_。說明：(1)黑體是一個(gè)理想化的物理模型。 (2)如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開個(gè)很小的孔，那么射人小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出。這個(gè)空腔近似看成一個(gè)絕對(duì)黑體。(3)黑體看上去不一定是黑色的，有些可看做黑體的物體由于自身有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮。如煉鋼爐口上的小孔。. 黑體輻射：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布與黑體的_有關(guān)。說明：一般物體的熱輻射除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)知識(shí)點(diǎn)：黑體輻射的實(shí)驗(yàn)定律 如圖所示，隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度_；另方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)_的方向移動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)：能量子 1能量子：帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能是輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的最小能量值e叫做能量子。 2大?。篹=h。 其中是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量，h=6626x1034js(般h=6.63x1034js)。 3.能量的量子化：在微觀世界中能量是_的，或者說微觀粒子的能量是_的，這種現(xiàn)象叫能量的量子化?！眷柟叹毩?xí)】1.關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),下列說法正確的是()a.黑體只吸收電磁波,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:c2.(多選)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示,據(jù)此以下判斷正確的是()a.在同一溫度下,波長(zhǎng)越短的電磁波輻射強(qiáng)度越大b.在同一溫度下,輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)不是最大的,也不是最小的,而是處在最大與最小波長(zhǎng)之間c.溫度越高,輻射強(qiáng)度的極大值就越大d.溫度越高,輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)越短解析:根據(jù)題圖中黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系知選項(xiàng)b、c、d正確。答案:bcd3.以下宏觀概念,是“量子化”的是()a.木棒的長(zhǎng)度b.物體的質(zhì)量c.物體的動(dòng)量d.學(xué)生的個(gè)數(shù)解析:所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的,一份一份的。故正確選項(xiàng)為d。答案:d4.(多選)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)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān)d.黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波解析:根據(jù)熱輻射的定義,a項(xiàng)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項(xiàng)錯(cuò)誤,c項(xiàng)正確;根據(jù)黑體的定義知d項(xiàng)正確。答案:acd5.一束紅光從空氣射入折射率為1.5的玻璃,則這束紅光的能量子將()a.變小b.變大c.不變d.不能確定解析:光的能量子=h,光從空氣射入玻璃后頻率并不改變,因此該題選c。答案:c6.(多選)對(duì)宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)的說法中正確的是()a.微波是指波長(zhǎng)在10-3 m到10 m之間的電磁波b.微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播c.黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射d.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說解析:微波是一種電磁波,傳播不需要介質(zhì),b錯(cuò)誤。答案:acd7.(多選)以下關(guān)于輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的說法中正確的是()a.物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長(zhǎng)的電磁波b.當(dāng)鐵塊呈現(xiàn)黑色時(shí),說明它的溫度不太高c.當(dāng)鐵塊的溫度較高時(shí)會(huì)呈現(xiàn)赤紅色,說明此時(shí)輻射的電磁波中該顏色的光強(qiáng)度最強(qiáng)d.太陽(yáng)早、晚時(shí)分呈現(xiàn)紅色,而中午時(shí)分呈現(xiàn)白色,說明中午時(shí)分太陽(yáng)溫度最高解析:由輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化關(guān)系圖知,隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的波的輻射強(qiáng)度都增加,而熱輻射不是僅輻射一種波長(zhǎng)的電磁波,故選項(xiàng)b、c正確。答案:bc8.單色光從真空射入玻璃時(shí),它的()a.波長(zhǎng)變長(zhǎng),速度變小,光子能量變小b.波長(zhǎng)變短,速度變大,光子能量變大c.波長(zhǎng)變長(zhǎng),速度變大,光子能量不變d.波長(zhǎng)變短,速度變小,光子能量不變解析:因?yàn)楣獾念l率不變,光子的能量不變;再根據(jù)折射率n=cv=可知,光的速度變小,波長(zhǎng)變短。答案:d9.(多選)一激光器發(fā)光功率為p,發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長(zhǎng)為,若在真空中速度為c,普朗克常量為h,則下列敘述正確的是()a.該激光在真空中的波長(zhǎng)為nb.該激光的頻率為cc.該激光器在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為ptnhcd.該激光器在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為pthc解析:由n=cv知激光在介質(zhì)中傳播的速度v=cn,在真空中的波長(zhǎng)真=c=nv=n,故a正確。頻率=v=cn,故b錯(cuò)誤。在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量e=pt,每個(gè)能量子=h=hcn,故在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為e=ptnhc,故c正確,d錯(cuò)誤。答案:ac10.“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.h2eb.2ehc.2hed.12he解析:根據(jù)物理單位知識(shí),表達(dá)式及變形式兩側(cè)單位是一致的,由本題中涉及的物理量:、u、e、h及與其有聯(lián)系的能量表達(dá)式e=h,e=ue,由得h的單位與ue的單位相同,即h單位可用vcs表示,題中=ku,即k=u,單位可用1vs表示,選項(xiàng)b中2eh單位等效于cvcs=1vs,故選項(xiàng)b正確,a、c、d錯(cuò)誤。答案:b作業(yè)：1關(guān)于黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系，如圖所示正確的是()a b c d解析：黑體輻射的強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強(qiáng)度越大隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)故b正確，a、c、d錯(cuò)誤答案：b2(多選)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輻射和吸收的能量是量子化的解析：根據(jù)普朗克能量子假說，帶電粒子的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，能量的輻射、吸收要一份一份地進(jìn)行，故a、b、d正確答案：abd3近年來，無線光通信技術(shù)(不需光纖，利用紅外線在空間的定向傳播來傳遞信息的通信手段)在局域網(wǎng)、移動(dòng)通信等多方面顯示出巨大的應(yīng)用前景關(guān)于紅外線和光通信，以下說法中正確的是()光通信就是將文字、數(shù)據(jù)、圖象等信息轉(zhuǎn)換成光信號(hào)從一地傳向另一地的過程光纖通信中的光信號(hào)在光纖中傳輸，無線光通信的光信號(hào)在空氣中傳輸紅外線的頻率比可見光的頻率高紅外光子的能量比可見光子的能量大abcd解析：無線光通信技術(shù)是光信號(hào)在空氣中直接傳輸光纖通信中的光信號(hào)是在光纖中傳輸不論哪種方式，傳輸?shù)亩际俏淖?，?shù)據(jù)圖象等信息而紅外線的頻率由電磁波譜可知比可見光的頻率低，由愛因斯坦的光子論可知h，紅外光子的能量比可見光的光子的能量小答案：a4關(guān)于黑體及黑體輻射下列說法正確的是()a黑體是真實(shí)存在的b黑體輻射電磁波的強(qiáng)度僅與溫度有關(guān)c隨著溫度升高黑體輻射中的有些成分會(huì)增強(qiáng)，有些成分會(huì)減弱d隨著溫度升高黑體輻射中強(qiáng)度最強(qiáng)的那一部分始終不變解析：黑體并不是真實(shí)存在的，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)的規(guī)律可知：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b正確；隨著黑體溫度升高，輻射強(qiáng)度在短波區(qū)增強(qiáng)，長(zhǎng)波區(qū)減弱，峰值向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)，故選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤；故選b.答案：b5(多選)在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特征，就可以確定爐內(nèi)的溫度，如圖所示，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()at1t2bt1t2.故a正確，b錯(cuò)誤；向外輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)隨溫度升高而減小，故c錯(cuò)誤；由圖可知，隨溫度的升高，相同波長(zhǎng)的光輻射強(qiáng)度都會(huì)增加；同時(shí)最大輻射強(qiáng)度向左側(cè)移動(dòng)，即向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，故d正確故選ad.答案：ad6(多選)某光源放出波長(zhǎng)在500600 nm之間的各種光子，若已知該光源的發(fā)光功率為1 mw，則它每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)可能是()a2.01015b3.01015c2.61015 d1.51015解析：每秒發(fā)出的光子數(shù)與發(fā)光功率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系為n，故光子數(shù)的范圍在2.610153.01015個(gè)之間答案：bc7關(guān)于黑體及黑體輻射下列說法正確的是()a黑體是真實(shí)存在的b黑體輻射電磁波的強(qiáng)度僅與溫度有關(guān)c隨著溫度升高黑體輻射中的有些成分會(huì)增強(qiáng)，有些成分會(huì)減弱d隨著溫度升高黑體輻射中強(qiáng)度最強(qiáng)的那一部分始終不變解析：黑體并不是真實(shí)存在的，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)的規(guī)律可知：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b正確；隨著黑體溫度升高，輻射強(qiáng)度在短波區(qū)增強(qiáng)，長(zhǎng)波區(qū)減弱，峰值向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)，故選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤；故選b.答案：b8(多選)某光源放出波長(zhǎng)在500600 nm之間的各種光子，若已知該光源的發(fā)光功率為1 mw，則它每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)可能是()a2.01015b3.01015c2.61015 d1.51015解析：每秒發(fā)出的光子數(shù)與發(fā)光功率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系為n，故光子數(shù)的范圍在2.610153.01015個(gè)之間答案：bc9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(h6.631034 js)?解析：根據(jù)公式和h可知：400 nm對(duì)應(yīng)的能量子1h6.631034 j4.971019 j.700 nm對(duì)應(yīng)的能量子2h6.631034 j2.841019 j.答案：4.