鲁科版高中物理必修二高一每课一练6.2量子世界2(式).docx

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6.2《量子世界》每课一练
1.为了验证光具有波动性，某同学采用下列做法，其中可行的是（ ）
A.让一束光照射到一个轻小物体上，观察轻小物体是否会振动
B.让一束光通过一狭缝，观察是否发生衍射现象
C.让一束光通过一圆孔，观察是否发生小孔成像
D.以上做法均不可行
解析：光波是一种概率波，不能理解为质点参与的振动，故A 错.经过狭缝的光在屏上能产生明暗相间的衍射条纹，故B 正确.光通过小孔成像，说明了光的直线传播，故C 错.
答案：B
2.微观粒子的运动不仅具有___________性，同时具有波动性，它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明，要正确描述微观粒子的运动规律，需要用___________.
答案：粒子 量子力学
3.黑体辐射问题用经典力学解释时遇到了困难，科学家们是如何解析这两种现象的？
答案：科学家们认为在微观领域中能量的变化是不连续的，即能量只能取分立的数值，是一份一份进行的，而且这一份的能量与光的频率有关，而与光的强度无关.
4.已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上辐射能量为
1.4×103 J ，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长均为0.55 μm,太阳向各个方向辐射是均匀的，日地间距R=1.5×1011 m,普朗克常量h=6.6×10-34 J ·s.由此估算出太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数目.(保留两位有效数字） 解析：设太阳每秒钟辐射的可见光光子数为N ，每秒钟每平方米面积上光子数为x ，以日地间距为半径、太阳为球心作球面，该球表面积为4πR
2.
有x=λ
hc
45.0104.13⨯⨯ ① c 是光速，λ是可见光波长. 依据正比例关系有142x R
N =π ②
将①式代入②得N=4.9×1044个.
答案：4.9×1044个
5.用功率P 0=1 W 的点光源照射离光源R=1 m 处的某块金属薄片，已知光源发出
波长λ=600 nm 的单色光，试计算：（1）每单位时间内打到金属1 m 2面积上的光子数；（2）若该金属原子半径r=0.5×1010 m ，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？
解析：（1）点光源发出的是球面波，所以应当先算出照射到金属表面上每平方米面积上的光的功率，再算出每秒照射的光能.光能是光子能量的总和，由光子说可知每个光子的能量为h ν，则可求出光子数.在（2）中，求出金属表面上每个原子所占面积，就可求出每个原子每秒接收的光子数，倒数即为平均时间.
（1）设点光源到金属表面处的球面积为S ，该处每平方米光的功率为P ，每秒能
量为E 则E=Pt=t R
P t S P •=20
04π ① 所求光子数N=hc
E hv E E E λ==0 ② 由①②可得N=4.8×1021 个/（m 2·s ）.
(2)设每个原子在金属板上占有面积为以r 为半径的圆面积S ′，此面积上每秒接收的光子数为n ，则n=N ·S ′=N ·πr 2，代入数据求得n=38 个/s
所求平均时间t=38
11=n s. 答案：（1）4.8×1021 个/(m 2·s) （2）38
1s 6.氦氖激光器发射波长6 328ο
A 的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少.若该激光器的发光功率为18 mW ，则每秒钟发射多少个光子？
解析：根据爱因斯坦光子说，光子能量为
E=h ν，而c=λν，所以 E=108
341063*********.6--⨯⨯⨯⨯=λhc
J=3.14×10-19 J 因为发光功率已知，所以1 s 内发射的光子数为：n=1931014.311018--⨯⨯⨯=E Pt =5.73×1016. 答案：3.14×10-19 J 5.73×1016
7.20世纪60年代初期，科学家首先发现了“记忆金属”，“记忆金属”不同于一般的金属，它和有生命的生物一样，具有较强的“记忆性”，它能“记”住自己原来的形状．某人用一种记忆合金制成了太阳灶，为了便于储存和运输，在温度较低时将太阳灶压缩成了一个体积较小的球．使用时在太阳光的强烈照射下又恢复成了伞状．恢复形状后的太阳灶正对着太阳，它的半径为R ．已知太阳的辐射功率(太阳每秒辐射的能量)为P ，由于大气层的反射和吸收，太阳能只有1／a 到达地面．若把太阳光看成是频率为ν的单色光，太阳中心到地面的距离为L ，则这个太阳灶每秒钟能接收多少个光子?(普朗克常量为h)
解析：太阳辐射的能量均匀分布在半径为L 的球壳上，太阳灶的接收面积为πR 2，
太阳灶每秒钟接收的能量为22
4L
a R P ππ•，再除以一个光子的能量E=h ν，得224ahvL PR ． 答案：2
2
4ahvL PR。