第四章 1 量子概念的诞生
4.1量子概念的诞生 学案(2020年教科版高中物理选修3-5)
4.1量子概念的诞生学案（2020年教科版高中物理选修3-5）1量子概念的诞生量子概念的诞生学科素养与目标要求物理观念1.知道热辐射.黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的实验规律.2.知道普朗克提出的量子假说.科学态度与责任1.了解能量子概念的提出过程，体会物理学发展的艰辛.2.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.热辐射我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长的变化规律与物体的温度有关.二.黑体与黑体辐射1.黑体某种物体能够全部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.三.能量子1.定义普朗克认为，黑体辐射是谐振子向外辐射的各种电磁波.谐振子具有的能量是不连续的，而只能取一些分立的值，即Ennhn1,2,3，，最小的一份能量称为能量子.2.大小h，其中是谐振动电磁波的频率，h是普朗克常量，h6.631034Js.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.判断下列说法的正误.1黑体一定是黑色的物体.2能完全吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体.3温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.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，与材料的种类及表面状况无关.一.黑体与黑体辐射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1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12.一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3.黑体辐射的实验规律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随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图2所示.图2例1热辐射是指所有物体都在向外辐射电磁波的现象.辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量.在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图3所示的图线，图中横轴表示电磁波的波长，纵轴M表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由M图线可知，同一物体在不同温度下图3A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同B.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的C.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小D.辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动答案D解析由题图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.选项D正确，A.B.C错误.提示熟记黑体辐射的实验规律并结合图线变化分析判断此类问题.由辐射强度随波长的变化关系图像可知，温度升高时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.针对训练1关于对黑体的认识，下列说法正确的是A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波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.以上均不正确答案C解析黑体只能吸收电磁波，不能反射电磁波，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.B.D错误，C正确.针对训练2xx辛集中学期中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.二.能量子1.普朗克的量子化假设1能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，例如可能是或2.3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叫做能量子.2能量子公式h是电磁波的频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h6.631034Js.3能量的量子化在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化.2.对能量量子化的理解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.例2多选对于带电微粒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为单位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.学科素养例2考查了带电微粒辐射.吸收的能量量子化的特点，加强了对能量量子化的认识，促进了能量量子化物理观念的形成.例3人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm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6.631034Js，光速为3108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是A.2.31018WB.3.81019WC.7.01010WD.1.21018W答案A解析察觉到绿光所接收到的最小功率PEt，因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以式中E6，又hhc，可解得P66.63103431081530109W2.31018W.提示解决此类题目的关键是熟练掌握h和c及EnPt 等公式.针对训练3“神光”装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J.波长为0.35m的紫外激光，已知普朗克常量h6.631034Js，光速c3.0108m/s，则该紫外激光所含光子数为多少个结果保留两位有效数字答案4.21021个解析每个激光光子的能量为hc，该紫外激光中所含光子数为nE24006.6310343.01080.35106个4.21021个.1.黑体辐射的规律多选黑体辐射的实验规律如图4所示，由图可知图4A.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，故A.C.D正确.2.对能量子的理解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B.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；能量子h，与电磁波的频率成正比，C正确.3.能量子的理解及h的应用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1.41031.6103m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是______________.已知普朗克常量h6.61034Js，真空中的光速c3.0108m/s.结果取两位有效数字答案1.910112.11011Hz1.310221.41022J解析由c得c，则求得频率范围为1.910112.11011Hz.又由h得能量范围为1.310221.41022J.。
2021-2022学年高二物理教科版选修3-5课件：第四章 第一节 量子概念的诞生
12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
思考 例1. 下面各物体, 哪个是绝对黑体
(A)不辐射可见光的物体 (B)不辐射任何光线的物体 (C)不能反射可见光的物体 (D)不能反射任何光线的物体
例2.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
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的 历史意义
1．能量子：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 __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．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率， h称为普朗克常量．h＝____6_.6_3_×__1_0_－__34J·s
学习活动一、热辐射
问题1：什么是热辐射？你能举出热辐射的实例吗？
1.热辐射： 一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，且辐
射强度随波长的变化与温度有关，这种辐射称为热辐 射。
例如：铁块温度升高，则从看不出 发光到发出暗红到橙色到黄白色的光。
这种与温度有关的辐射称为热辐射。 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程。
第一节 量子概念的诞生
自主学习
一、热辐射问题黑体与黑体辐射 1．热辐射：周围的一切物体都在辐射电磁波， 这种辐射的强度随波长如何分布都与物体的 _温__度___相关，所以叫做热辐射． 2．黑体：某物体能够__全__部__吸收外来电磁波 而不发生反射，这种物体称为绝对黑体，简称 黑体. 3．黑体辐射：黑体表面向外辐射电磁波的强 度按波长分布的情况与温度有关．
第四章 第1、2节 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
三、光电效应 1．光电效应 在 光 的照射下物体发射电子 的现象，叫做光电效应，发 射出来的电子叫做 光电子。 实质：光现象 转化为电现象。
2．实验规律 实验规律之一：在光照条件不变的情况下， 随着所加电压增大， 光电流趋于一个饱和值 ， 也 就是说， 在电流较小时， 电流随着电压的增大而 增大 ____；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也 不会增大了。(如图所示)
[特别提醒] (1)光的波动说无法解释光电效应现象。 (2)密立根测出了 h 的值， 从而给光的量子说以有力的支持。
对光子能量与光强的理解
光子能量是指一个光子具有的能量，在数值上光子能量 E＝ hν。 光强是指在垂直于光的传播方向上，每平方米面积 1 s 内获 得的能量，它等于在垂直光传播方向上每平方米面积 1 s 内通过 的所有光子的能量和。
[提别提醒] (1)光电效应中的光可以是不可见光。 (2)光电效应的实质：光现象转化为电现象。
三、光电效应方程 1．光子说 光不仅具有波动 性，还有粒子性，爱因斯坦把能量子概念 推广到光电效应中，提出光量子 概念，简称光子。 2．光电效应方程 1 2 hν＝ mv ＋W。 (1)表达式：____________ 2 (2)物理意义： 金属中电子吸收一个光子获得的能量是 hν， 这些能量一部分用于克服金属的逸出功 W， 剩下的表现为逸出 后电子的 最大初动能 。
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出， 这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大 小 ________( 选填“增大”、“减小”或“不变”) ，原因是 _________________一定，它们的截止电压相同， A、B
不正确。光越强，电流越大，C 正确。由于光电子受到金属表 面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，光电子的动量变小。
教科版高中物理选修(3-5)第四章 第1.2节《量子概念的诞生 光电效应与光量子假说》ppt课件
)
解析：选B.光子是能量粒子，不会静止下来，
光电子是电子，是实物粒子，可静止，可运动 ，光电子是金属吸收光子后发射出的电子，光 子不带电，真空中速度等于光速c，而电子带负 电，真空中亦可静止，故B正确，A、C、D错 误．
带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来
的电子，带负电，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，电子吸收光子的能量， 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的情况，才具有最大 初动能． 3．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 ．
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的 历史意义 1．能量子：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 整数倍．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份 _________ 能量子． 的．这个不可再分的最小能量值ε叫做__________ 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率 6.626×10－34 s(一般 ，h称为普朗克常量．h＝_____________J· 取h＝6.63×10－34 J· s) 3．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题， 向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量 子论的诞生．
而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入 射光频率大于截止频率时才会发生光电效应．
2021-2022高二物理教科版选修3-5导学案：第四章 1 量子概念的诞生 Word版含答案
1量子概念的诞生[目标定位] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的试验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说．一、黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：四周的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布状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取入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是确定黑体，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．想一想在火炉旁边有什么感觉？投入炉中的铁块颜色怎样变化？说明白什么问题？答案在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能量．投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关．二、黑体辐射的试验规律1．随着温度的上升，各种波长的辐射强度都增加．2．随着温度的上升，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动．想一想你认为现实生活中存在抱负的黑体吗？答案现实生活中不存在抱负的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸取和反射红外线(电磁波)，确定黑体不存在，是抱负化的模型．三、能量子1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸取能量时，只能是辐射或吸取某个最小能量值的整数倍，这个不行再分的最小能量值ɛ叫做能量子．2．大小：ɛ＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，数值h＝6.626×10－34__J·s(一般h取6.63×10－34 J·s).一、对黑体辐射规律的理解1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．2．黑体是指只吸取而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，图4－1－1所以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．黑体辐射的试验规律：随着温度的上升，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．如图4－1－1所示．【例1】图4－1－2在试验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图4－1－2所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是()A．T1>T2B．T1<T2C．随着温度的上升，黑体的辐射强度都有所降低D．随着温度的上升，辐射强度的极大值向波长较短方向移动答案AD解析一般材料的物体辐射能的多少打算于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和放射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸取任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．试验表明，随着温度的上升，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A、D.借题发挥随着温度的上升，各种波长的辐射本事都在增加，当黑体温度上升时，辐射本事最大值向短波方向移动，这是黑体辐射的特点，生疏黑体辐射特点是解决问题的关键．针对训练下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射试验规律的是()答案A解析随着温度的上升，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确，B、C、D错误．二、能量子的理解和ε＝hν的应用1．物体在放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，而不行能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．2．在宏观尺度内争辩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；在争辩微观粒子时必需考虑能量量子化．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】光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400 nm～700 nm.求400 nm、700 nm 电磁辐射的能量子的值各是多少？答案 4.97×10－19 J 2.84×10－19 J解析依据公式ν＝cλ和ε＝hν可知：400 nm对应的能量子ε1＝hcλ1＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9J＝4.97×10－19 J.700 nm对应的能量子ε2＝hcλ2＝6.63×10－34×3.0×108700×10－9J＝2.84×10－19 J.借题发挥(1)求解本题关键有两点：一是能依据已知条件求得每一个能量子的能量，另外必需明确激光器放射的能量是这些能量子能量的总和．(2)这类习题数量级比较大，留意运算当中提高运算精确率．【例3】对于带电微粒的辐射和吸取能量时的特点，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取B．辐射和吸取的能量是某一最小值的整数倍C．吸取的能量可以是连续的D．辐射和吸取的能量是量子化的答案ABD解析带电微粒的辐射和吸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吸取的，是不连续的．故选项A、B、D正确，C选项错.对黑体辐射规律的理解1．下列叙述正确的是()。
第4章 1.量子概念的诞生 2.光电效应与光的量子说
第4章 1.量子概念的诞生 2.光电效应与光的量子说1．量子概念的诞生2．光电效应与光的量子说学习目标知识脉络1.了解热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射，了解黑体辐射的实验规律及黑体辐射电磁波强度随波长的分布曲线．(重点)2．了解普朗克提出的能量子的概念，了解量子论诞生的历史意义．3．知道光电效应中截止频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．(重点)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)量子概念的诞生[先填空]1．热辐射我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长如何分布都与物体的温度相关，所以物理上把这种辐射称为热辐射，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．黑体与黑体辐射(1)黑体：如果某物体能够全部吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体．(2)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4-1-1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4-1-12．一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(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)随着温度的升高图4-1-2①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4-1-2所示．4．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．(多选)黑体辐射的实验规律如图4-1-3所示，由图可知()图4-1-3A．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【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 错误．【答案】 ACD2．(多选)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【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．【答案】 AD3．氦氖激光器发射波长为6 328 A 。
高中物理 第4章 1 量子概念的诞生 2 光电效应与光的量子说课件 教科版选修3-5
(2)普朗克理论的意义
①利用_能_量__子__的假设，普朗克推导出了与实验相符的公式(即普
朗克公式)成功的解决了黑体辐射问题． 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．
34
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．
35
【例 2】 (多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列 说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加 B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加 C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应 D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
40
D [因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射，电 流表一定有电流通过，选项 A 错误；因不知阴极 K 的极限频率，所 以用红外线照射，可能发生光电效应，电流表可能有电流通过，选项 B 错误；由于发生了光电效应，即使 A、K 间的电压 UAK＝0，电流 表中也有电流通过，所以选项 C 错误；当滑动变阻器的滑片向左端 移动时，阳极吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子 都到达阳极时，电流达到最大，即饱和电流，若在移动前，电流已经 达到饱和电流，那么再增大 UAK，光电流也不会增大，所以选项 D 正确．]
13
4．光子说
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_h_ν__，
第四章 量子-73页文档资料
2019/12/29
10
在X射线发现3个月后，维也纳医院中首次利 用X射线对人体进行拍片;
半年后，英国出版了第一本研究X射线的专业 杂志——《Ｘ射线临床摄影资料》;
此后，J. J. 汤姆逊和卢瑟福证实X射线能使 气体电离；
1912年德国物理学家劳厄用晶体作光栅，得
到 X 射线衍射图，证明 X 射线是一种波长很
古希腊哲学家德谟克利特等人认为，物质
是不连续的，分到最后将由一些不可再分 的东西所组成，他把这种物质的基元命名 为“a–toms（“原子”）”，古希腊文的 意思是“不可再分的东西”。
2019/12/29
4
英国科学家道尔顿是科学原子论的创始人， 1807年他依据一系列实验，提出“气体、液 体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成 的”，“同种元素的原子，其大小、质量及各 种性质都相同”，此后，大量实验事实证明了 原子论的正确性。
1895年德国物理学家伦琴发现X射线，
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现放射性，
1897年英国物理学家汤姆逊，发现了电子，
这三大发现揭开了原子存在内部结构， 三大发现揭开了研究微观世界的序幕。
2019/12/29
5
第一节 打开微观世界研究大门的三大发现
一、X 射线的发现
1、阴极射线的发现及其本性的争论
1858年，德国的盖斯勒制成了低压气体放电管。
1859年，德国的普吕克尔利用盖斯勒管进行放电实验，他注意到， 从铂阴极发出的粒子飞向玻璃管，粒子流打在管壁上发出萤光， 萤光斑能够被磁力偏转。
1876年，德国的戈尔兹坦提出，玻璃壁上的辉光是由阴极产生的 某种射线所引起的，他把这种射线命名为阴极射线。并且认为 阴极射线应该是一种类似于紫外线的以太波。该思想得到了以 赫兹为首的本国科学家的赞成，形成了德国学派。
2020教科版高中物理选修354.1量子概念的诞生规范训练
第四章波粒二象性1 量子概念的诞生HUOYEGUIFANXUNLIAN ................................................................................................................................................................................................................》活页规范jjll练对点演隊知能提升(吋间：60分钟)II达标基训II知识点一黑体辐射实验规律1.下列叙述错误的是().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.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.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的定义，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态有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误、C正确；由黑体的定义知D正确.答案B2.如图4-1-7所示，为b /2温度时的黑体辐射强度与波长的关系，则两温度的关系为A. ti=t2B. t\>t2C. t\<t2D.无法确定答案B3.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家如图4-1-8所示，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图4-1-8A.微波是指波长在10 3 m到10 m之间的电磁波B.微波和声波一样都只能在介质中传播C.黑体的热辐射实际上是电磁辐射D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说解析微波的波长范围是1 mm到10 m, A正确.微波能在真空中传播，B 不正确.黑体热辐射实际上是电磁辐射，C正确.普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D正确.答案ACD4.一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与_________ 及 _____有关.解析根据实验得出结论，一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和材料的表面状况有关.答案材料的种类表面状况5.“非典”期间，很多地方用红外线热像仪监测人的体温，如图4-1-9所示,只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗?图4-1-9解析根据热辐射规律可知，人的体温的髙低，直接决定了该人辐射的红外线的频率和强度.通过监测被测者辐射的红外线的情况就自然知道了该人的体温.答案见解析知识点二经典物理理论的困难6.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得到较满意的解释，故B正确.答案B知识点三量子化7.关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£的整数倍，能量的辐射或吸收要一份份的进行，故A、B、D正确、C错误.答案ABD8.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C.人的个数D.烧水时温度计的示数解析A、B、D三个选项描述的内容都是连续的，只有C项是不连续的，即量子化的.答案C知识点四能量子9.已知某单色光的波长为久，在真空中光速为c,普朗克常量为力，则电磁波辐射的能量子£的值为()•c hA. /zj B・；C.治D.以上均不正确解析由光速、波长的关系可得出光的频率从而£=hv=hj,故A选项正确.答案A10・红、橙、黃、绿4种单色光中，光子能量最小的是()•A.红光B.橙光C.黄光D.绿光解析 由£ =加，因为红光的频率最低，所以红光光子的能量最小. 答案AII 综合提升II11. 如图4-1-10红宝石激光器的工作物质红宝石含有銘离子的三氧化二铝晶体, 利用其中的銘离子产生激光.钻离子的能级图如图4111所示，&是基态， 民是亚稳态，©是激发态，若以脉冲氛灯发出的波长为舟的绿光照射晶体， 处于基态的辂离子受到激发而跃迁到®,然后自发地跃迁到尽，释放波长为 力的光子，处于亚稳态民的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激 光的波长为()•解析 E L E\=学,®-E2=牛，E2—Ei=j~fD.人2 久1久1人2根据E L &=(你一助+血一E),可得万一 —则A = —・ 答案A12. 氨一氛激光器发出波长为633 nin 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多少？ 解析 据P=n hv, *=；,得答案3.2X1015个13. 某广播电台发射功率为10 kW,在空气中波长为187.5 m 的电磁波，试求： (1) 该电台每秒钟从天线发射多少个光子？(2) 若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线2.5 km 处，直径为2m 的 环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率？I3 X ] ()8解析 ⑴每个光子的能量£=/n=*=6・63Xl(TMX 而丁 JT ・06X10—27 J.则每秒钟电台发射上述波长光子数1O 4X1 ?1.06X10 27=10（ '）•(2)设环状天线每秒接收光子数为〃个，以电台发射天线为球心，则半径为R 的球面积S = ,而环状天线的面积S'=胪，所以，"=(益»XN= 4 X 1023(个)；接收功率p 尸(磊)P 总=4 X 10~4W. 答案(1)10"个(2)4X1O 23 个 4X10P W14. 太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m?接收太阳光的功率为1.4 kW,其中 可见光部分约占45%.(1) 假设认为可见光的波长约为0.55 pm.日地间距离/?=1.5X10" m,普朗克 常量力= 6.6X107 j.s,估算太阳每秒钟射出的可见光光子数有多少.(2) 若已知地球的半径为6.4X 106 m,估算地球接收的太阳光的总功率. 解析(1)设地面上垂直阳光每平方米面积上每秒钟接收的可见光光子数为1X10-3力了 6.63X 10'34X 3X108663X10-93.2X10% 个）.n,则有PX45%=斶解得：PJX45% 1.4X 2X0.55X 10_吹0.45U = ~~= 6.6X10_34X3X108= 1.75X "I个),则可见光光子数NF47吹2 = 1.75X1021X4 X 3.14X(1.5X1011)2=4.9X IO"个).(2)地球接收阳光的总功率为P M=P-7tr2=1.4X3.14X(6.4Xl 06)2 kW= 1.8X1014 kW.答案(l)4.9X 1044个(2)1.8X10MkW。
《量子概念的诞生》教学设计
教学设计：第四章波粒二象性第一节量子概念的诞生课前自主学习一、有关物理学上的“两朵乌云”的说法有什么背景及含义？二、热辐射问题、黑体与黑体辐射1．热辐射：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射的强度随波长如何分布都与物体的______相关，所以叫做热辐射．2．黑体：某物体能够______吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体称为绝对黑体，简称黑体.3．黑体辐射：黑体表面向外辐射电磁波的强度按波长分布的情况与温度有关．三、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的历史意义1．能量子：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__________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＝_____________J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)3．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题，向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量子论的诞生．参考答案：一、1.温度 2.全部二、1.整数倍能量子 2. 6.63×10－34 js教学目标：1．通过阅读教材知道什么是热辐射及热辐射的特性，知道黑体与黑体辐射2．通过交流讨论认识黑体辐射的实验规律，理解黑体热辐射的强度与波长的关系3．通过自主学习知道能量子的概念，了解微观世界中的量子化现象。
比较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质世界的认识。
4通过对教材和资料的查阅．领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
教学重点：黑体辐射的实验规律以及能量子的概念教学难点：黑体辐射的实验规律设计思想：本节课内容比较抽象，也不能通过实验等让学生感知。
通过学生自主阅读教材，并进行交流讨论后概括总结本节的内容。
1.量子概念的诞生
三、普朗克提出的能量子概念
※ 普朗克的能量子假说和黑体辐射公式
e0(,T )
实验值 黑体辐射公式 1900.10.19 普朗克在
德国物理学会会议上提
出一个黑体辐射公式 M.Planck 德国人
M
(T
)
2πh c2
3
eh / kT
1
1858－1947
普朗克
h 6.551034 Js
普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“ 的传统观念，成为现代物理学思想的基石之一，
为我们打开了量子之门。
就在1900年，一个名叫
(Albert Einstein)
的青年从苏黎世联邦工业大学(ETH)毕业，正在为将来
的生活发愁。5年后他受量子化启发提出了光量子，成
功的解释了光电效应。
能量量子化:物理学的新纪元
经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个 更为辽阔的领域。
正可谓“山重水复疑无路, 柳暗花明又一村”
第一节
量பைடு நூலகம்概念的诞生
一、热辐射问题
1、热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁
波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁
波的现象称为热辐射。
.
固体在温度升高时颜色的变化
普朗克获得1918年诺贝尔 物理学奖。
普朗克敲开了人类认识微观世界的大门，解决了黑体
辐0 射问1 题2，量子3 的4诞生5为量6子力7 学的8 建9立λ 打(μ下m了)基础。
能量量子化：物理学的新纪元
1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐 射的论文，宣告了量子的诞生。那一年他42岁。
就在那一年，在丹麦，15岁的 (Niels Bohr)正
教科版高中物理选修3-5：《量子概念的诞生》课件2-新版
图4-1-5
解析 由图可知，随温度升高，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，当温度降低时，上 述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误． 答案 ACD
借题发挥 (1)本题求的是每秒钟的问题，实际上可以任意设定一 个时间t，通过功率与时间的乘积获取能量关系式，即可解决问 题． (2)解答此类题目要明确两点：第一，运用能量守恒定律，正确求 得光子数；第二，正确建立模型，即以太阳(或灯泡)为球心，日 地距离(或灯泡与某处距离)为半径的球面模型和以地球半径为圆 平面面积(某处单位面积)模型．
三、能量子：超越牛顿的发现 量子化假说 黑体的空腔壁是由大量振子(振动着的带电微粒)组成的，其能 量只能是某一最小能量值ε的 整数 倍，当振子辐射或吸收 能量时，也是以这个最小能量值为单位 一份一份 地进行． 能量子 (1)定义：不可再分的最小能量值ε. (2)关系式：ε＝hν，式中ν是 电磁波的频率 ，h称
一、黑体辐射及其实验规律 对黑体的理解 (1)如果某种物体在任何温度下都能够完全吸收入射的各种电磁 波而不发生反射，这种物体就是黑体．所谓“黑体”是指能够 全部吸收所有频率的电磁辐射的理想物体，绝对的黑体实际上 是不存在的．
(2)黑体看上去不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱 时看上去才是黑的．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． (3)黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简 单，黑体辐射强度只与温度有关．
对普朗克能量子的理解
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章波粒二象性
1量子概念的诞生
1.(多选)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.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.黑体能够吸收各种波长的电磁波
解析:根据热辐射的定义,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,还和材料种类和表面状况有关,而黑体辐射则只与温度有关,故B错,C、D对.
答案:ACD
2.近年来军事行动中,士兵都佩戴“红外夜视仪”,在夜间也能清楚地看清目标,主要是因为()
A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线,照射被视物体
B.一切物体均在不停地辐射红外线
C.一切高温物体均在不停地辐射红外线
D.“红外夜视仪”发射出X射线,被照射物体受到激发而发出红外线
解析:一切物体都在不停地向外辐射红外线,不同物体辐射出来的红外线不同,采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置,不受白天和夜晚的影响,即可确认出目标从而采取有效的行动.故只有B项正确.
答案:B
3.关于黑体及黑体辐射,下列说法正确的是()
A.黑体是真实存在的
B.黑体辐射电磁波的强度仅与温度有关
C.随着温度升高,黑体辐射中的有些成分会增强,有些成分会减弱
D.随着温度升高,黑体辐射中强度最强的那一部分始终不变
解析:黑体并不是真实存在的,选项A错误;根据黑体辐射实验的规律可知,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B正确;随着黑体温度升高,辐射强度在短波区增强,长波区减弱,峰值向波长短的方向移动,故选项C、D错误.
答案:B
4.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,则电磁波辐射的能量子ε的值为()
A.h c
λB.ℎ
λ
C.c
ℎλ
D.以上均不正确
解析:由光速、波长的关系可得出光的频率ν=c
λ,从而ε=hν=h c
λ
,故A选项正确.
答案:A
5.(多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法正确的是()
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
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.故正确选项为BC.
答案:BC
6.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()
A.λP
ℎc B.ℎP
λc
C.cPλ
ℎ
D.λPhc
解析:每个光量子的能量ε=hν=ℎc
λ,每秒发射的总能量为P,则n=P
ε
=λP
ℎc
.
答案:A
7.(多选)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,其能量子最大的光为红光
C.在组成太阳光的各单色光中,其能量子最大的光为紫光
D.组成太阳光的各单色光,其能量子都相同
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色光,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,由于红光波长最长,紫光波长最短,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B、D错,C正确.
答案:AC
8.神光Ⅱ装置是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=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?
解析:紫外线的波长已知,由此可求得紫外线能量子的值,再根据激光发射的总能量为2 400 J,即可求得紫外激光所含光子数.
紫外激光能量子的值为ε=ℎc
λ=6.63×10-34×3×108
0.35×10-6
J=5.68×10-19 J
则该紫外激光所含光子数n=E
ε=2400
5.68×10-19
=4.23×1021.
答案:4.23×1021
9.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm处.根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Tλm=2.90×10-1 m·K,由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少?(h=6.63×10-34 J·s)
解析:人体表面的温度为T=2.90×10-1m·K
λm =2.90×10-1
940×10-6
K≈309 K≈36 ℃.人体辐射的能量子的值为
ε=h c
λm =6.63×10-34×3×108
940×10-6
J=2.12×10-22 J.
答案:36 ℃ 2.12×10-22 J。