第四章 1 量子概念的诞生

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