(统编版)2020学年高中物理第章波粒二象性1能量量子化学案新人教版选修2
高中物理第十七章波粒二象性.1能量量子化检测新人教版选修2
A． 1 个 B． 3 个
C． 30 个 D． 300 个
c 【解析】 可见光的平均频率： ν＝ λ，能量子的平均能量为 ε＝ hν，引起视觉效应时： E＝
nε，联立解得 n＝ 3， B 正确．
【答案】 B
3．以下宏观概念，哪些是“量子化”的 ( )
A．一颗树苗生长的高度
B．从车站开出的汽车驶过的路程
D ．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
【解析】 一切物体都不停地向外辐射电磁波， 且温度越高， 辐射的电磁波越强， A 错误，
B 正确；选项 C 是黑体辐射的特征， C 错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，
D错
误．
【答案】 B
7．近年来，无线光通信技术 (不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信
(c＝ λ)ν各是多少？
【答案】 5.13× 1014 Hz 5.85×10－ 7 m
9．人体表面辐射电磁波的最大值落在波长
c (λ＝ ν)为 940 nm 处，能量子的值为多大？
【解析】
hc 6.63×10－ 34× 3.0× 108
其能量子的值 E＝ hν＝ λ＝
940× 10－ 9
J＝ 2.12× 10－ 19 J.
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
【解析】 根据普朗克能量子假说，带电粒子的能量只能是某一最小能量值
ε的整数倍，
能量的辐射，吸收要一份份的进行，故 A、B、 D 正确．
【答案】 C
5．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
高中物理第十七章波粒二象性第一节能量量子化预习导航学案新人教选修
第一节能量量子化预习导航情境导入课程目标19 世纪末、 20 世纪初，在人们为物理学理论大厦几乎完满的构造感觉骄傲的时候，普朗克，一位年青的物理学家，为认识释当时疑惑人们的黑体辐射问题，将不连续性引入了物理学，提出了能量子的观点。
这是一个“大逆不道”、就连普朗克自己都不肯完整接受的观点。
你知道能量子的观点吗？1.知道黑体和黑体辐射，认识黑体辐射的实验规律。
2．认识普朗克能量子的内容，领悟这一科学打破过程中科学家的思想。
1．黑体与黑体辐射(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，因此叫作热辐射。
(2)黑体：某种物体可以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。
2．黑体辐射的实验规律(1)一般资料的物体，辐射电磁波的状况，除与温度相关外，还与资料的种类及表面状况相关。
(2)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，如下图。
黑体辐射的实验规律①跟着温度的高升，各样波长的辐射强度都增添。
②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。
思虑黑体是黑色的吗？热辐射必定产生于高温物体吗？提示：黑体其实不是指物体的颜色，它是指能完整汲取电磁波的物体。
热辐射不必定需要高温，任何温度的物体都能发出必定的热辐射，不过温度低时辐射弱，温度高时辐射强。
3．能量子(1) 定义：普朗克以为，振动着的带电微粒的能量只好是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或汲取能量时，也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叫作能量子。
(2)能量子大小：ε＝ hν，此中ν是电磁波的频次， h 称为普朗克常量。
h＝6.626 ×10 －34 J· s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
4．能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或许说微观粒子的能量是分立的。
2020高中物理 第十七章 波粒二象性 第1节 能量量子化课时训练(含解析)3-5
第1节能量量子化1．了解黑体、热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的规律.2．了解能量子的概念,了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
3．了解能量子概念的提出过程，体会物理学发展的艰辛.4．了解科学家探索微观世界规律的方法，培养热爱科学的科学态度与责任.一、黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射□，01电磁波，这种辐射与错误!物体温度有关,所以叫热辐射.(2）特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的错误!温度而有所不同。
2．黑体(1)定义：某种物体能够错误!完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生错误!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错误!温度有关。
二、黑体辐射的实验规律1．如图所示，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加。
2．辐射强度的极大值向着波长错误!较短的方向移动。
三、能量子1．定义：普朗克认为,带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的错误!整数倍,这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。
2．大小:ε＝hν，其中ν是电磁波的错误!频率，h是错误!普朗克常量,数值h＝□046。
626×10－34J·s。
(一般h取6.63×10－34J·s）判一判(1)黑体就是黑色的物体。
（)(2)黑体是一种理想模型，生活中并不存在.但有些情况物体可近似看成黑体。
( )(3)普朗克的能量子假说，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。
（）提示：(1）×（2）√（3）√想一想(1）热辐射在高温下才能发生吗？提示：任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
（2)投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么颜色？提示:投在炉中的铁块一开始是黑色,过一会儿随着温度的升高，铁块逐渐变为红色，这是因为同一物体热辐射的强度与温度有关.（3）一般物体的热辐射与黑体辐射有什么区别?提示：错误!课堂任务黑体辐射1．对黑体的理解(1）绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。
人教版高中物理目录(必修版新教材课本目录)
高中物理目录新课标教材•必修1第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动5 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿定律解决问题（一）7 用牛顿定律解决问题（二）高中物理目录新课标教材•必修2第五章机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源第六章曲线运动1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力8 生活中的圆周运动第七章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性高中物理目录新课标教材•选修1-1第一章电流1、电荷库仑定律2、电场3、生活中的静电现象4、电流和电源5、电流的热效应第二章磁场1、指南针与远洋航海2、电流的磁场3、磁场对通电导线的作用4、磁声对运动电荷的作用5、磁性材料第三章电磁感应、电磁感应现象2、法拉第电磁感应定律3、交变电流4、变压器5、高压输电6、自感现象涡流7、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收4、信息化社会5、课题研究：社会生活中的电磁波高中物理目录新课标教材•选修1-2第一章分子动理论内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体第二章能量的守恒与耗散1、能量守恒定律2、热力学第一定律3、热机的工作原理4、热力学第二定律5、有序、无序和熵6、课题研究：家庭中的热机第三章核能1、放射性的发现2、原子核的结构3、放射性的衰变4、裂变和聚变5、核能的利用第四章能源的开发与利用1、热机的发展和应用2、电力和电信的发展与应用3、新能源的开发4、能源与可持续发展5、课题研究：太阳能综合利用的研究高中物理目录新课标教材•选修2-1 第一章电场直流电路1、电场2、电源3、多用电表4、闭合电路的欧姆定律5、电容器第二章磁场1、磁场磁性材料2、安培力与磁电式仪表3、洛伦兹力和显像管第三章电磁感应1、电磁感应现象2、感应电动势3、电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机1、交变电流的产生和描述2、变压器3、三相交变电流第五章电磁波通信技术1、电磁场电磁波2、无线电波的发射、接收和传播3、电视移动电话4、电磁波谱第六章集成电路传感器1、晶体管2、集成电路3、电子计算机4、传感器高中物理目录新课标教材•选修2-2 第一章物体的平衡1、共点力平衡条件的应用2、平动和传动3、力矩和力偶4、力矩的平衡条件5、刚体平衡的条件6、物体平衡的稳定性第二章材料与结构1、物体的形变2、弹性形变与范性形变3、常见承重结构第三章机械与传动装置1、常见的传动装置2、能自锁的传动装置3、液压传动4、常用机构5、机械第四章热机1、热机原理热机效率2、活塞式内燃机3、蒸汽轮机燃气轮机4、喷气发动机第五章制冷机1、制冷机的原理2、电冰箱3、空调器高中物理目录新课标教材•选修2-3 第一章光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式第二章常用光学仪器1、眼睛2、显微镜和望远镜3、照相机第三章光的干涉、衍射和偏振1、机械波的稍微和干涉2、光的干涉3、光的衍射4、光的偏振第四章光源与激光1、光源2、常用照明光源3、激光4、激光的应用第五章放射性与原子核1、天然放射现象原子结构2、原子核衰变3、放射性同位素的应用4、射线的探测和防护第六章核能与反应堆技术1、核反应和核能2、核列变和裂变反应堆3、核聚变和受控热核反应高中物理新课标教材•选修3-1 第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 电容器与电容8 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 导体中的电场和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律8 多用电表9 实验：测定电池的电动势和内阻10 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动高中物理新课标教材•选修3-2第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究电磁感应的产生条件3 法拉第电磁感应定律4 楞次定律5 感生电动势和动生电动势6 互感和自感7 涡流第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例附一些元器件的原理和使用要点高中物理新课标教材•选修3-3第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度的温标5 内能第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章物态和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽和饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展高中物理新课标教材•选修3-4第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干涉7 多普勒效应第十三章光1 光的折射2 光的干涉3 实验：用双缝干涉测量光的波长4 光的颜色色散5 光的衍射6 波的干涉7 全反射8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介高中物理新课标教材•选修3-5第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律（一）3 动量守恒定律（二）4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿的第二定律第十七章波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元2 科学的转折：光的粒子性3 崭新的一页：粒子的波动性4 概率波5 不确定的关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型5 激光第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙。
(统编版)2020学年高中物理第四章波粒二象性第3节光的波粒二象性教学案教科版选修
第3节光的波粒二象性(对应学生用书页码P56)一、康普顿效应1．光的散射光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向发生改变的现象。
2．康普顿效应在光的散射中，光经物质散射后波长变长的现象。
3．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面。
二、光的波粒二象性1．光的本性光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．光子的能量和动量关系式(1)关系式：ε＝hν，p＝hλ。
(2)意义：能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量。
因此ε＝hν和p＝hλ揭示了光的波动性和粒子性之间的密切关系。
[特别提醒] 普朗克常量h架起了粒子性与波动性的桥梁。
三、光是一种概率波1．不同强弱下光的干涉图样(1)大量光子表现出光的波动性。
(2)少量光子表现出光的粒子性。
2．光是概率波干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映。
这种概率分布就好像波的强度的分布，称光波是一种概率波。
即，光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小。
(对应学生用书页码P56)对康普顿效应的理解1.单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起受迫振动，向各方向辐射同频率的电磁波。
经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效应不能作出合理解释。
2．利用光子说解释康普顿效应假定X射线光子与电子发生弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似。
按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量E＝hν，而且还有动量。
如图431所示。
这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大。
同时，光子还使电子获得一定的动量。
这样就圆满地解释了康普顿效应。
图4311．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。
高中物理第十七章波粒二象性能量量子化课堂互动学案新人教选修
1 能量量子化课堂互动三点剖析一、黑体辐射的实验规律1.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.2.对黑体辐射的解释：维恩公式在短波区与实验非常接近，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.由于波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为紫外灾难.二、普朗克的能量子观点1.能量子的大小：ε=hν其中ν是电磁波的频率，h 是一个常量，称为普朗克常量，其值为h=6.626×10-34 J·s.2.用能量子观点解释黑体辐射的实验规律：普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的.借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好.各个击破【例1】 如图17-1-1所示为t 1、t 2温度时的黑体辐射强度与波长的关系，则两温度的关系( )图17-1-1A.t 1=t 2B.t 1＞t 2C.t 1＜t 2D.无法确定解析：根据黑体辐射的实验规律可知，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.故选项B 正确.答案：B类题演练1 两块瓷片在常温下，一片是黑色，一片是白色，使它们加热到能够发光的温度，这时，哪一块瓷片更明亮？解析：在常温下，黑色瓷片吸收电磁波的能力比较强，反射电磁波的能力较弱.黑色瓷片的发光温度要高于白色瓷片的发光温度，所以黑色瓷片的辐射强度大，看起来比较明亮.答案：黑色【例2】 某红光的波长为6.35×10-7 m ，求其能量子的值.解析：根据公式ν=λc 知ε=hν，可求得红光能量子的值. ε=h ν=h λc =6.626×10-34×781035.6103-⨯⨯ J=3.13×10-19 J. 答案：3.13×10-19J类题演练2 某单色光波长为400 nm ，求其能量子值. 解析：ε=hν=λc h =6.626×10-34×9810400103-⨯⨯ J=5.0×10-19 J. 答案：5.0×10-19J高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理第十七章波粒二象性1能量量子化2光的粒子性学案选修3_5
1 能量量子化2 光的粒子性学习目标知识脉络1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射．(重点)2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体辐射的强度与波长的关系．(重点)3．知道光电效应中极限频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．4．知道光子说及其对光电效应的解释．(重点)5．掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．(难点)能量量子化[先填空]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．这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射．物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强．(2)黑体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．(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，除与温度有关外，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温度有关．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．(4)维恩和瑞利的理论解释①建立理论的基础：依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释．②维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大．③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，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．2．能量子(1)普朗克的假设振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的整数倍.即能的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子公式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．这种现象叫能量的量子化．(4)普朗克理论①借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝．②普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．[再判断]1．能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(√)2．温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(√)3．微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(√)4．能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(√)5．光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的．(×)[后思考]1．黑体是指黑颜色的物体吗？【提示】黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸收电磁波的物体．2．为了得出同实验相符的黑体辐射公式，普朗克提出了什么样的观点？【提示】普朗克提出了量子化的观点．量子化是微观世界的基本特点，其所有的变化都是不连续的．[合作探讨]探讨1：热辐射一定在高温下才能发生吗？【提示】热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都能发出一定的热辐射，如任何物体都在不停地向外辐射红外线，这就是一种热辐射，即使是冰块，也在向外辐射红外线，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．探讨2：黑体不存在，为什么还研究黑体？【提示】黑体是一个理想化的物理模型．通过建立这样一个模型，会给研究带来方便．[核心点击]1．对黑体的理解绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替．如图1711所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．图17112．一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射3(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图1712所示．图17124．普朗克的量子化假设的意义(1)普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．成为物理学发展史上一个重大转折点．(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．1．黑体辐射的实验规律如图1713所示，由图可知( )图1713A．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E．温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【解析】由图可知，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，故A、C、D正确，B、E错误．【答案】ACD2．下列叙述正确的是( )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．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关E．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波【解析】根据热辐射定义知A对；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，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B、C错、D对；根据黑体定义知E对．【答案】ADE电磁波的辐射和吸收(1)比较辐射、吸收首先要分清是黑体还是一般物体．(2)随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．(3)能量子假说的意义：可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象．光电效应现象和规律[先填空]1．光电效应定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．2．光电子光电效应中发射出来的电子．3．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流．入射光强度一定，单位时间内阴极K发射的光电子数一定．入射光越强，饱和电流越大．表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．(2)存在着遏止电压和截止频率．遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度．对于一定颜色(频率)的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的，即光电子的能量只与入射光的频率有关．当入射光的频率低于截止频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．(3)光电效应具有瞬时性．光电效应几乎是瞬时的，无论入射光怎么微弱，时间都不超过10－9 s.4．逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功，用W0表示，不同金属的逸出功不同．[再判断]1．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(×)2．金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关．(×)3．在发生光电效应的条件下，入射光强度越大，饱和光电流越大．(√)[后思考]1．发生光电效应一定要用不可见光吗？【提示】不一定．发生光电效应的照射光，可以是可见光，也可以是不可见光，只要入射光的频率大于极限频率就可以了．2．在光电效应中，只要光强足够大，就能发生光电效应吗？【提示】不能．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．[合作探讨]如图1721所示，入射光照射到光电管K上，将光电管的A、K两极通过电流计G接在电源E上．图1721探讨1：入射光照射到光电管K极上，一定有光电子逸出吗？【提示】不一定．当入射光的频率低于K极的截止频率，K极则不会有光电子逸出．探讨2：因光电管上加上了反向电压，因此电流计G的示数一定为零，这种说法对吗？为什么？【提示】不对．光电子具有一定的初动能，当所加的电压较小时，光电管中仍有电子到达A极，电流计G的示数则不为零．[核心点击]1．光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果．2．光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能．3．光子的能量与入射光的强度光子的能量即每个光子的能量，其值为E＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积．4．光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．5．光的强度与饱和光电流饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．3．如图1722所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是 ( )图1722A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．锌板带的是正电荷E．使验电器指针发生偏转的是正电荷【解析】将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D、E正确．红光不能使锌板发生光电效应．【答案】ADE4．对光电效应的理解正确的是( )A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子C．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大E．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同【解析】按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、C、E正确．【答案】BCE5．利用光电管研究光电效应实验如图1723所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则 ( )图1723A．用紫外线照射，电流表一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用红外线照射，电流表可能有电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过E．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A正确．因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，也可能发生光电效应，所以选项B错误，C正确．即使U AK＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项D错误．当滑动触头向B端滑动时，U AK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK，光电流也不会增大，所以选项E正确．【答案】ACE关于光电效应的两点提醒(1)发生光电效应时需满足：照射光的频率大于金属的极限频率，即ν＞νc，或光子的能量ε＞W0.(2)光电子的最大初动能只与照射光的频率及金属的逸出功有关，而与照射光的强弱无关，强度大小决定了逸出光电子的数目多少．爱因斯坦的光子说及光电效应方程[先填空]1．光子说(1)内容光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子称为光子．(2)光子能量公式为ε＝hν，其中ν指光的频率．2．光电效应方程(1)对光电效应的说明在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分用来克服金属的逸出功W0，另一部分为光电子的初动能E k.(2)光电效应方程E k＝hν－W0.3．对光电效应规律的解释(1)光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光的强弱无关．只有当hν>W0时，才有光电子逸出．(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间．(3)对于同种颜色的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大．[再判断]1．“光子”就是“光电子”的简称．(×)2．不同的金属逸出功不同，因此金属对应的截止频率也不同．(√)3．入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多．(√)[后思考]1．不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？【提示】由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程可知，发生光电效应时，逸出的光电子的初动能是不同的．2．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？【提示】不成正比．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系．[合作探讨]如图1724所示，为研究光电效应规律的电路．图1724探讨1：闭合开关S后，滑动变阻器滑动头逐渐向右滑动的过程中，电压表和电流表的示数如何变化？【提示】电压表示数增大，电流表的示数若没有达到饱和光电流则增大，若达到饱和光电流，则不发生变化．探讨2：闭合开关S后，若保持入射光的频率不变，光强度增大，则电流表示数如何变化？【提示】增大．探讨3：闭合开关S后，若保持入射光的强度不变，光的频率增大，则电流表示数如何变化？【提示】减小．[核心点击]1．光电效应方程E k＝hν－W0的理解(1)式中的E k是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k 范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程：能量为E＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为E k，根据能量守恒定律可知：E k＝hν－W0.(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件：若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k＝hν－W0>0，亦即hν＞W0，ν＞W0h＝νc，而νc＝W0h恰好是光电效应的截止频率．(4)E km－ν曲线：如图1725所示是光电子最大初动能E km随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图17252．光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索：(2)两个关系：光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．6．(2020·全国乙卷)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关【解析】 产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A 正确．饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B 错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C 正确．减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D 错误．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，说法E 正确．【答案】 ACE7．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图1726所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在K 、A 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )图1726A ．U ＝hνe －WeB ．U ＝2hνe －We C ．U ＝2hν－W D ．U ＝3hνe －W eE.4hνe －We【解析】 由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射，则发生光电效应，即吸收的光子能量为nhν，n ＝2,3,4，….则由光电效应方程可知：nhν＝W ＋12mv 2(n＝2,3,4，…)①在减速电场中由动能定理得－eU ＝0－12mv 2②联立①②得：U ＝nhνe －We (n ＝2,3,4，…)，选项B 、D 、E 正确．【答案】 BDE8．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图1727甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s.图1727(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.【解析】(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19 J.【答案】(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确] (3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确利用光电效应规律解题应明确的两点(1)光电流光电效应现象中光电流存在饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)，光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比．(2)两个决定关系①逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能．②入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．康普顿效应[先填空]1．光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象．2．康普顿效应：康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．3．康普顿效应的意义：深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除了具有能量之外还具有动量．4．光子的动量：p＝hλ，其中h为普朗克常量，λ为光的波长．[再判断]1．光子的动量与波长成反比．(√)2．光子发生散射时，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化．(×)3．光子发生散射后，其波长变大．(√)[后思考]太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？【提示】在地球上存在着大气，太阳光经微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不能散射只向前传播．[合作探讨]探讨1：光电效应与康普顿效应研究问题的角度有何不同？【提示】光电效应应用于电子吸收光子的问题，而康普顿效应应用于讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题．探讨2：如何由p＝hλ解释康普顿效应中有的光子的波长变大了？【提示】入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给了电子，光子的动量变小，由p＝hλ可知，对应光的波长变大了．[核心点击]1．如图1728所示，X射线的光子与静止的电子发生弹性碰撞，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，电子获得一定的动量，进一步说明了光的粒子性．图17282．康普顿效应进一步证明了爱因斯坦光子说的正确性．9．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )A．能量守恒B．动量守恒C．λ＜λ′ D．λ＞λ′E．λ＝λ′【解析】能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律．光子与电子碰撞前光子的能量E ＝hν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝hν′＝h cλ′，由E ＞E′，可知λ＜λ′，选项A 、B 、C正确．【答案】 ABC10．若一个光子的能量等于一个电子的静止能量，已知静止电子的能量为m 0c 2，其中m 0为电子质量，c 为光速，试问该光子的动量和波长是多少？(电子的质量取9.11×10－31kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)【解析】 一个电子静止能量为m 0c 2，按题意hν＝m 0c 2光子的动量p ＝h λ＝εc ＝m 0c2c ＝m 0c＝9.11×10－31kg×3×108m/s ≈2.73×10－22kg·m/s，光子的波长λ＝h p ＝ 6.63×10－34J·s2.73×10－22kg·m/s ≈2.4×10－12m.【答案】 2.73×10－22kg·m/s 2.4×10－12m康普顿实验的意义(1)动量守恒定律不但适用于宏观物体，也适用于微观粒子间的作用；(2)康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．学业分层测评(六) (建议用时：45分钟) [学业达标]1．以下关于辐射强度与波长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E ．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【解析】 由辐射强度随波长变化关系图知，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，选项B 、C 、E 正确．【答案】 BCE。
高中物理第十七章波粒二象性第一节能量量子化课堂探究学案新人教选修
第一节能量量子化讲堂研究研究一对黑体和黑体辐射的理解问题导引在莎士比亚的喜剧《威尼斯商人》中，高利贷者夏洛克对什么东西都得寸进尺，人们说他是个“黑心”的人。
夏洛克贪的是金钱，“黑体”贪的是电磁波。
那么究竟什么是黑体？黑体辐射有什么特色？提示：能够完整汲取入射的各样波长的电磁波而不发生反射的物体是黑体。
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。
名师精讲1．对黑体和黑体辐射的理解(1)对黑体的理解：绝对的黑体其实是不存在的，但能够用某装置近似地取代。
如下图，假如在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和汲取，最后不可以从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。
(2)对黑体辐射的理解：任何物体都拥有不停辐射、汲取、反射电磁波的本事。
辐射出去的电磁波在各个波段是不一样的，也就是拥有必定的谱散布。
这种谱散布与物体自己的特征及其温度相关，因此被称为热辐射。
(3)一般物体与黑体的比较：警告黑体看上去不必定是黑色的，只有当自己辐射的可见光特别轻微时看上去才是黑的，有些可看作黑体的物体因为有的射，看起来会很光亮。
【例 1】黑体的，以下法正确的选项是()A．黑体只汲取磁波，不反射磁波，看上去是黑的B．黑体射磁波的度按波的散布除与黑体的温度相关外，与资料的种及表面情况相关C．黑体射磁波的度按波的散布只与黑体的温度相关，与资料的种及表面状况没关D．假如在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的磁波在空腔内表面多次反射和汲取，最不可以从小孔射出，个空腔就成了一个黑体分析：因为黑体自己射磁波，所以看上去不必定是黑的，所以 A ；因为黑体射磁波的度按波的散布只与黑体的温度相关，所以 B ， C 正确；小孔只汲取磁波，不反射磁波，所以是小孔成了一个黑体，而不是空腔成了一个黑体，所以 D 。
答案： C反省要掌握黑体的含，即黑体完整汲取磁波而不反射磁波，同自己也射即黑体射的磁波的度按波磁波，因此黑体其实不必定是黑的。
高三物理人教版选修3-5 第十七章波粒二象性第1节能量量子化 导学案设计
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。
高中物理第章波粒二象性2光的粒子性学案新人教版选修
(√ )
三、康普顿效应
[导学探究 ] 太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是
亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？
答案 在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空
环境下光不再散射只向前传播．
马鸣风萧萧整理
W0 即 Ek＝ hν－ W0>0 ，亦即 hν> W0，ν> h
W0 ＝ νc，而 νc＝ h 恰好是光电效应的截止频率．
5． Ek－ ν曲线 如图 3 所示是光电子最大初动能 Ek 随入射光频率 ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止 频率 (或极限频率 )；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．
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[知识梳理 ]
1．光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射．
2．康普顿效应
美国物理学家康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时， 发现在散射的 X 射线中， 除了与入射波
长 λ0 相同的成分外，还有波长大于 λ0 的成分，这个现象称为康普顿效应．
答案 (1)验电器指针偏角张开 锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表
面发射出光电子，从而使锌板带上了正电 (2)指针偏角明显减小 锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光
(3)观察不到指针的偏转 可见光不能使锌板发生光电效应
[知识梳理 ]
1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．
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高中物理第十七章波粒二象性能量量子化名师导航学案新人教选修
1 能量量子化名师导航知识梳理1.我们周围的一切物体都在辐射____________，这种辐射与物体温度有关，所以叫做____________.2.如果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____________，这种物体就是____________，简称____________.3.微观世界的能量是一份一份的，其中不可分的最小值ε叫做____________，ε=____________.疑难突破对黑体和黑体辐射的理解剖析：任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领.辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布.这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射.为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体（black body），以此作为热辐射研究的标准物体.所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射（但黑体仍然要向外辐射）.显然自然界不存在真正的黑体，但许多物质是较好的黑体近似（在某些波段上）.问题探究问题：用实验测定普朗克常量的值是多少？探究：a.实验仪器GD-27型光电管及配套NG型滤色片转轮、GQ-50WHg仪器用高压汞灯、XDP4型微电流测量放大器图17-1-1b.实验内容1.测试前的准备（1）认真阅读XD-P4型光电效应实验仪《使用说明书》中的“使用方法”和“注意事项”部分.（2）将光源、光电管暗盒及微电流测量放大器依次放好，暗盒距离光源30—40 cm.微电流测量放大器的“倍率”开关置于“10-11”挡.“电压调节”反时针调到最小.将滤色片转轮的挡光片调整后正对光电管暗盒光窗.（3）用遮光罩盖住汞灯的光窗，插上微电流测量放大器电源(开关不要打开)预热20—30分钟，再打开电源开关使数字表显示.然后将连接“电流输入”端的屏蔽电缆断开，按住“调零”按钮，旋转电流表调零旋钮进行调节，调零完成后将光电管的“电流”端与微电流测量放大器的“电流输入”端用屏蔽电缆连接.（4）打开汞灯开关，让汞灯预热.2.测量光电管的伏安特性曲线（1）连接好光电管暗盒与测量放大器之间的地线和阳极电源线（屏蔽线此时已连接）.（2）取下汞灯上的遮光罩，让光源出射孔对准暗盒窗口.旋转滤色片转轮.“电压调节”从-2 V调起，缓慢增加，先观察一遍不同滤色片下的电流变化情况，记下电流明显变化的电压值以便精测.（3）在粗测的基础上进行精测记录.首先选择365 nm滤色片进行测量.调节减速电压U从-2.000 V逐渐增大到0 V左右，并记入表一，且每组测量数据不少于20个.(注意，在光电流开始变化的地方多读几个值，以便准确造出抬头点)（4）旋转滤色片，依次选择405 nm、436 nm、546 nm、577 nm滤色片，重复步骤（3）.（5）在精度合适的坐标纸上，仔细作出不同波长（频率）的伏安特性曲线.从曲线中认真找出电流开始变化的抬头点，确定I KA的截止电压U s，并记入表二.（6）把不同频率下的截止电压U s绘制在坐标纸上.如果光电效应遵从爱因斯坦方程，则U s=f(ν)关系曲线应该是一条直线.求出直线的斜率：k=ΔU s/Δν代入⑤式求出普朗克常量h=ek,并算出所测值与公认值之间的误差.（7）改变光源与暗盒的距离L，观察光电流及随光的强弱的变化，并对结果作出解释.（这一内容可选作）c.测量记录和数据处理光源出射孔与光电管暗盒光窗的距离L=____________cm光阑孔Φ=____________mm表一：减速电压U KA与对应的光电流I KA关系s探究结论：普朗克常量值h0=6.63×10J·s.典题精讲【例题】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合光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，其能量最强的光是紫光D.组成太阳光的各单色光，其能量都相同思路解析：根据棱镜散射实验得：太阳光是由各种单色光组成的复合光，故A正确.根据能量子的概念得：光的能量与它的频率有关，而频率又等于光速除以波长，由于红光的波长最长，紫光的波长最短，可以得出各单色光中能量最强的为紫光，能量最弱的为红光，即BD错，C正确.答案：AC知识导学本节通过讲述用经典理论无法解释黑体辐射定律，从而引进普朗克的量子假设，进而提出普朗克公式：再用普朗克公式成功解释黑体辐射定律.在学习过程中注意理解黑体辐射实验的规律，然后用普朗克的量子假设去解释它，如果你能达到这一点要求，也就完成了本节的学习任务.疑难导析为了帮助理解，给大家列出发射率的知识点：现实世界不存在这种理想的黑体，那么用什么来刻画这种差异呢？对任一波长，定义为该波长的一个微小波长间隔内，真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比为发射率.显然发射率为介于0与1之间的正数，一般发射率依赖于物质特性、环境因素及观测条件.如果发射率与波长无关，那么可把物体叫做灰体（grey body），否则叫选择性辐射体.问题导思本实验的实验原理爱因斯坦认为从一点发出的光不是按麦克斯韦电磁学说指出的那样以连续分布的形式把能量传播到空间，而是频率为ν的光以hν为能量单位(光量子)的形式一份一份地向外辐射.至于光电效应，是具有能量hν的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这个电子而造成的.如果电子脱离金属表面耗费的能量为W 的话，则由光电效应打出来的电子的动能为E=hν-W 或：221mv =hν-W （1） ①式被称为爱因斯坦方程.式中，221mv 是没有受到空间电荷阻止，从金属中逸出的电子的最大初动能.由①式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出来电子最大初动能必然也越大.正因为光电子具有最大初动能，所以即使阳极不加电压也会因有光电子落入而形成光电流，甚至阳极相对于阴极的电势低时也会有光电子从阴极到达阳极，直到阳极电势低于某一数值时，所有光电子都不能达到阳极，光电流才为零.这个相对于阴极为负值的阳极电势U s 被称为光电效应的截止电压. 显然，此时有eU s -221mv =0 ② 代入①式即有eU s =hν-W ③ 由于金属材料的逸出功W 是金属的固有属性，对一给定的金属材料W 是一个定值，它与入射光的频率无关.令W=hν0，ν0为截止频率：即具有截止频率ν0的光子恰恰具有逸出W,而没有多余的动能. 将③式改写为U s =ehe W v e h =-(ν-ν0) ④ ①式表明，截止电势U s 是入射光频率ν的线性函数.当入射光频率ν=ν0时，截止电压U s =0，没有光电子析出.上式的斜率k=h/e 是一个正常数.由此可得普朗克常量：h=ek ⑤可见，只要用实验方法作出不同频率下的U s ν曲线，并求出此曲线的斜率k ，就可以通过⑤式求出普朗克常量h 的数值.其中e=1.60×10-19C 是电子的电荷量.频率为ν、强度为P 的光线照射到光电管阴极上，即有光电子从阴极逸出，在阴极K 和阳极A 之间加有反向电势U KA ,它使电极K 、A 之间建立起的电场对光电阴极逸出的光电子起减速作用，随着电势U KA 的增加，到达阳极的光电子（表现为光电流）将逐渐减小.图17-1-2 图17-1-3当U KA =U s 时，光电流降为零.如图17-1-2光电管的I-U 特性.不同频率的光的照射，可以得到与之相应的I KA U KA 特性曲线和对应的U s 电压值.在直角坐标中做出U s ν关系曲线，如图17-1-3所示.如果它是一根直线，就证明了爱因斯坦光电效应方程的正确.由该直线的斜率则可求出普朗克常量(h=ek).另外，由直线的延长线与坐标横轴的交点可求出该光电管阴极材料的截止频率ν0. 典题导考 绿色通道：解本题的关键是正确理解光的量子假说，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小值的整数倍，也就是说能量是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的.其中ε=hν，ν为电磁波的频率，h 为普朗克常量.【典题变式】 一束红光从空气射入折射率为1.5的玻璃，则这束红光的能量将（ ） A.变小 B.变大 C.不变 D.不能确定 答案：C高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理第十七章波粒二象性能量量子化名师导航学案新人教选修
1 能量量子化名师导航知识梳理1.我们周围的一切物体都在辐射____________，这种辐射与物体温度有关，所以叫做____________.2.如果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____________，这种物体就是____________，简称____________.3.微观世界的能量是一份一份的，其中不可分的最小值ε叫做____________，ε=____________.疑难突破对黑体和黑体辐射的理解剖析：任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领.辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布.这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射.为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体（black body），以此作为热辐射研究的标准物体.所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射（但黑体仍然要向外辐射）.显然自然界不存在真正的黑体，但许多物质是较好的黑体近似（在某些波段上）.问题探究问题：用实验测定普朗克常量的值是多少？探究：a.实验仪器GD-27型光电管及配套NG型滤色片转轮、GQ-50WHg仪器用高压汞灯、XDP4型微电流测量放大器图17-1-1b.实验内容1.测试前的准备（1）认真阅读XD-P4型光电效应实验仪《使用说明书》中的“使用方法”和“注意事项”部分.（2）将光源、光电管暗盒及微电流测量放大器依次放好，暗盒距离光源30—40 cm.微电流测量放大器的“倍率”开关置于“10-11”挡.“电压调节”反时针调到最小.将滤色片转轮的挡光片调整后正对光电管暗盒光窗.（3）用遮光罩盖住汞灯的光窗，插上微电流测量放大器电源(开关不要打开)预热20—30分钟，再打开电源开关使数字表显示.然后将连接“电流输入”端的屏蔽电缆断开，按住“调零”按钮，旋转电流表调零旋钮进行调节，调零完成后将光电管的“电流”端与微电流测量放大器的“电流输入”端用屏蔽电缆连接.（4）打开汞灯开关，让汞灯预热.2.测量光电管的伏安特性曲线（1）连接好光电管暗盒与测量放大器之间的地线和阳极电源线（屏蔽线此时已连接）.（2）取下汞灯上的遮光罩，让光源出射孔对准暗盒窗口.旋转滤色片转轮.“电压调节”从-2 V调起，缓慢增加，先观察一遍不同滤色片下的电流变化情况，记下电流明显变化的电压值以便精测.（3）在粗测的基础上进行精测记录.首先选择365 nm滤色片进行测量.调节减速电压U从-2.000 V逐渐增大到0 V左右，并记入表一，且每组测量数据不少于20个.(注意，在光电流开始变化的地方多读几个值，以便准确造出抬头点)（4）旋转滤色片，依次选择405 nm、436 nm、546 nm、577 nm滤色片，重复步骤（3）.（5）在精度合适的坐标纸上，仔细作出不同波长（频率）的伏安特性曲线.从曲线中认真找出电流开始变化的抬头点，确定I KA的截止电压U s，并记入表二.（6）把不同频率下的截止电压U s绘制在坐标纸上.如果光电效应遵从爱因斯坦方程，则U s=f(ν)关系曲线应该是一条直线.求出直线的斜率：k=ΔU s/Δν代入⑤式求出普朗克常量h=ek,并算出所测值与公认值之间的误差.（7）改变光源与暗盒的距离L，观察光电流及随光的强弱的变化，并对结果作出解释.（这一内容可选作）c.测量记录和数据处理光源出射孔与光电管暗盒光窗的距离L=____________cm光阑孔Φ=____________mm表一：减速电压U KA与对应的光电流I KA关系s探究结论：普朗克常量值h0=6.63×10J·s.典题精讲【例题】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合光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，其能量最强的光是紫光D.组成太阳光的各单色光，其能量都相同思路解析：根据棱镜散射实验得：太阳光是由各种单色光组成的复合光，故A正确.根据能量子的概念得：光的能量与它的频率有关，而频率又等于光速除以波长，由于红光的波长最长，紫光的波长最短，可以得出各单色光中能量最强的为紫光，能量最弱的为红光，即BD错，C正确.答案：AC知识导学本节通过讲述用经典理论无法解释黑体辐射定律，从而引进普朗克的量子假设，进而提出普朗克公式：再用普朗克公式成功解释黑体辐射定律.在学习过程中注意理解黑体辐射实验的规律，然后用普朗克的量子假设去解释它，如果你能达到这一点要求，也就完成了本节的学习任务.疑难导析为了帮助理解，给大家列出发射率的知识点：现实世界不存在这种理想的黑体，那么用什么来刻画这种差异呢？对任一波长，定义为该波长的一个微小波长间隔内，真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比为发射率.显然发射率为介于0与1之间的正数，一般发射率依赖于物质特性、环境因素及观测条件.如果发射率与波长无关，那么可把物体叫做灰体（grey body），否则叫选择性辐射体.问题导思本实验的实验原理爱因斯坦认为从一点发出的光不是按麦克斯韦电磁学说指出的那样以连续分布的形式把能量传播到空间，而是频率为ν的光以hν为能量单位(光量子)的形式一份一份地向外辐射.至于光电效应，是具有能量hν的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这个电子而造成的.如果电子脱离金属表面耗费的能量为W 的话，则由光电效应打出来的电子的动能为E=hν-W 或：221mv =hν-W （1） ①式被称为爱因斯坦方程.式中，221mv 是没有受到空间电荷阻止，从金属中逸出的电子的最大初动能.由①式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出来电子最大初动能必然也越大.正因为光电子具有最大初动能，所以即使阳极不加电压也会因有光电子落入而形成光电流，甚至阳极相对于阴极的电势低时也会有光电子从阴极到达阳极，直到阳极电势低于某一数值时，所有光电子都不能达到阳极，光电流才为零.这个相对于阴极为负值的阳极电势U s 被称为光电效应的截止电压. 显然，此时有eU s -221mv =0 ② 代入①式即有eU s =hν-W ③ 由于金属材料的逸出功W 是金属的固有属性，对一给定的金属材料W 是一个定值，它与入射光的频率无关.令W=hν0，ν0为截止频率：即具有截止频率ν0的光子恰恰具有逸出W,而没有多余的动能. 将③式改写为U s =ehe W v e h =-(ν-ν0) ④ ①式表明，截止电势U s 是入射光频率ν的线性函数.当入射光频率ν=ν0时，截止电压U s =0，没有光电子析出.上式的斜率k=h/e 是一个正常数.由此可得普朗克常量：h=ek ⑤可见，只要用实验方法作出不同频率下的U s ν曲线，并求出此曲线的斜率k ，就可以通过⑤式求出普朗克常量h 的数值.其中e=1.60×10-19C 是电子的电荷量.频率为ν、强度为P 的光线照射到光电管阴极上，即有光电子从阴极逸出，在阴极K 和阳极A 之间加有反向电势U KA ,它使电极K 、A 之间建立起的电场对光电阴极逸出的光电子起减速作用，随着电势U KA 的增加，到达阳极的光电子（表现为光电流）将逐渐减小.图17-1-2 图17-1-3当U KA =U s 时，光电流降为零.如图17-1-2光电管的I-U 特性.不同频率的光的照射，可以得到与之相应的I KA U KA 特性曲线和对应的U s 电压值.在直角坐标中做出U s ν关系曲线，如图17-1-3所示.如果它是一根直线，就证明了爱因斯坦光电效应方程的正确.由该直线的斜率则可求出普朗克常量(h=ek).另外，由直线的延长线与坐标横轴的交点可求出该光电管阴极材料的截止频率ν0. 典题导考 绿色通道：解本题的关键是正确理解光的量子假说，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小值的整数倍，也就是说能量是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的.其中ε=hν，ν为电磁波的频率，h 为普朗克常量.【典题变式】 一束红光从空气射入折射率为1.5的玻璃，则这束红光的能量将（ ） A.变小 B.变大 C.不变 D.不能确定 答案：C2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，两光滑圆形导轨固定在水平面内，圆心均为O 点，半径分别为10.2m r =，20.1m r =，两导轨通过导线与阻值2ΩR =的电阻相连，一长为1r 的导体棒与两圆形导轨接触良好，导体棒一端以O 点为圆心，以角速度100rad/s ω=顺时针匀速转动，两圆形导轨所在区域存在方向竖直向下、磁感应强度大小2T B =的匀强磁场，不计导轨及导体棒的电阻，下列说法正确的是（ ）A ．通过电阻的电流方向为由b 到aB ．通过电阻的电流为2AC ．导体棒转动时产生的感应电动势为4VD ．当2r 减小而其他条件不变时，通过电阻的电流减小2．如图所示，A 、B 是两个带电小球，质量相等，A 球用绝缘细线悬挂于O 点，A 、B 球用绝缘细线相连，两线长度相等，整个装置处于水平向右的匀强电场中，平衡时B 球恰好处于O 点正下方，OA 和AB 绳中拉力大小分别为T OA 和T AB ，则（ ）A ．两球的带电量相等B ．T OA =2T ABC ．增大电场强度，B 球上移，仍在O 点正下方D ．增大电场强度，B 球左移，在O 点正下方的左侧 3．下列说法正确的是（ ）A ．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动B ．液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间的距离，表现为引力C．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生D．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小4．一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：2713p Al X n+→+，p、n分别为质子和中子，则产生的新核含有质子和中子的数目分别为（）A．28和15 B．27和14 C．15和13 D．14和135．如图所示的电路中，AB和CD为两个水平放置的平行板电容器，AB板间有一点P，闭合开关K，待电路稳定后将开关断开。
高中物理 第十七章 波粒二象性 第1、2节 能量量子化 光的粒子性教学案 新人教版选修3-5-新人教
第1、2节能量量子化__光的粒子性1．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。
黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关。
2．能量子：不可再分的最小能量值ε，ε＝hν。
3．照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，叫光电效应。
爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0。
4．光电效应现象和康普顿效应均说明了光具有粒子性。
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，这种辐射与物体的温度有关。
2．黑体指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
3．一般材料物体的辐射规律辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
4．黑体辐射的实验规律图1711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，如图1711所示。
(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波长较短的方向移动。
二、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。
三、光电效应的实验规律1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
2．光电子：光电效应中发射出来的电子。
3．光电效应的实验规律：(1)存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。
这说明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
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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热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射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＝hν，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＝hν＝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＝hν，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＝hν＝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 c λB.h λC.c hλD ．以上均不正确答案 A解析 由波速公式c ＝λν可得：ν＝cλ，由光的能量子公式得ε＝hν＝h c λ，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 ．hc λ0 B ．Nh cλ0C ．Nhλ0D ．2Nhλ0答案 B解析 一个光子的能量ε＝hν＝hc 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Tλmin ＝2.90×10－3 m·K，则老鼠发出的最强的热辐射的波长为( )A ．7.8×10－5m B ．9.4×10－6m C ．1.16×10－4 m D ．9.7×10－8m答案 B解析 由Tλmin ＝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＝c λ.则求得频率范围为1.9×1011～2.1×1011Hz. (2)由ε＝hν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．。