高中物理-能量量子化练习 (2)

高中物理-能量量子化练习

基础达标

1.炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色,就可以估计出炉内的温度,这是根据什么道理？

解析：实验表明任何物体在任何温度下,都在不断地向周围空间发射电磁波,其波谱是连续的.随着炼钢炉内钢水温度的升高,钢水的颜色由暗红逐渐变为赤红、黄、白、蓝等色,因此,可以根据钢水颜色来估计出炉内的温度.

2.波长为0.50 μm 的光的能量是多少？

解析：由E=hν知,光子的能量为

E=h ν=λc h =6.63×10-34×68

1050.0103-⨯⨯ J=6.8×10-20 J. 答案：6.8×10-20

J

综合运用

3.对应于3.4×10-19 J 的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？ 解析：由ε=hν得ν=Hz h 341910626.610

4.3--⨯⨯=ε

=5.13×1014 Hz,为黄色.波长为λ=v c ,代入数据计算得λ=5.85×10-7

m.

答案：5.13×1014 Hz 5.85×10-7 m 黄色

4.人眼对绿光最为敏感.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6.63×10-34 J·s ,光速为3.0×108 m/s,则人

眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )

A.2.3×10-18 W

B.3.8×10-19 W

C.7.0×10-10 W

D.1.2×10-18 W

解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,所以察觉到绿光时接收到最小功率为1105301031063.66698

34--⨯⨯⨯⨯⨯==l hc

P λ W=2.3×10-18 W. 答案：A

拓展探究

5.人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm 处,它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？

解析：查表可得波长为940 μm 的辐射为红外辐射,其能量子的值为ε=hν=λc h =6.626×10-34 ×J 68

10940103-⨯⨯ =2.12×10-22 J. 答案：红外辐射 ε=2.12×10-22 J

6.光具有波粒二象性,光子的能量E=hν,其中频率表征波的特征.在爱因斯坦提出光子说之后,法国物理学家德布罗意提出了光子动量p 与光波波长λ的关系为：p=

λ

h .若某激光管以P W =60 W 的功率发射波长λ=6.63×10-7 m 的光束,试根据上述理论计算：

(1)试管在1 s 内发射出多少个光子？

(2)若光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑板表面所受到光束对它的作用力F 为多大？ 解析：(1)设在时间Δt 内发射出的光子数为n,光子频率为ν,每一个光子的能量E=hν,则P W =t nh ∆ν,又ν=λ

c ,则n=hc t P W λ∆.将Δt=1 s 代入上式,得： 8349

10

31063.61066360⨯⨯⨯⨯⨯==--hc P n W λ=2.0×1020(个). (2)在时间Δt 内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收,光子的末动量变为零,据题中信息可知,n 个光子的总动量为p 总=np=λnh

,

据动量定理可知FΔt=p 总,

黑体表面对光子束的作用力为 F=c P t nh t p W

=∆=∆λνν总=2.0×10-7 N

又据牛顿第三定律,光子束对黑体表面的作用力为F′=F=2.0×10-7 N.

答案：(1)2.0×1020个 (2)2.0×10-7 N