1　能量量子化公开课教案

[基础达标练] 1．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是(

) A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温

B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关

C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强

D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强

答案

C 解析

根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，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，人的体温的高低，直接决定了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，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。

2．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是(

) A．温度

B．材料

C．表面状况

D．质量

答案

A 解析

黑体辐射随波长的分布只与温度有关，A对。

3．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，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。

4．关于热辐射的说法正确的是(

) A．只有热的物体在辐射电磁波

B．物体向外辐射电磁波时只能以某一特定波长

C．冷的物体向外辐射的电磁波少

D．室温时物体热辐射的主要是频率较低的电磁波

答案

D 解析

所有物体均向外辐射电磁波，A错，任何物体都在不断向外辐射各种波长的电磁波，B、C错。

5．红、黄、绿、紫四种单色光中，能量最小的是(

) A．紫光光子

C．绿光光子

答案

B 解析

光子能量ε＝hν，由光的频率ν红＜ν黄＜ν绿＜ν紫知：红光光子能量最小，选项B正确。

6．(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ε

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

B．红光光子

D．黄光光子

答案

BC 解析

根据普朗克能量子假说知，A错误，B、C正确；普朗克能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，D错误。

7．真空中，波长为6.0×10－7 m的单色光，问：

(1)这一单色光的频率是多大？

(2)此单色光的1个光子的能量是多少焦？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s) 答案

(1)5.0×1014 Hz

(2)3.315×10－19 J 解析

(1)真空中光的传播速度为3×108 m/s，根据公式ν＝c/λ＝5.0×1014 Hz。

(2)1个光子的能量ε＝hν＝6.63×10－34×5.0×1014 J＝3.315×10－19 J。

[题组通关练] 8．(1)关于光子的能量，下列说法中正确的是(

) A．光子的能量跟它的频率成反比

B．光子的能量跟它的频率成正比

C．光子的能量跟它的速度成正比

D．光子的能量跟它的速度成反比

(2)红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲。现有一红宝石激光器，发射功率为P＝1.0×106 W，所发射的光脉冲持续时间Δt＝1.0×10－11 s，波长为693.4 nm，求：(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，计算结果保留两位有效数字) ①每个光脉冲的长度；

②每个光脉冲含有的能量子数。

答案

(1)B

(2)①3.0×10－3 m

②

3.5×1013个

解析

(1)光子的能量ε＝hν，由此可知，光子的能量与光的频率成正比，B正确。

(2)①光脉冲的长度即光的一个脉冲时间内传播的距离，可知每个

光脉冲的长度为：

s＝cΔt＝3.0×108×1.0×10－11 m＝3.0×10－3 m。

②每个光脉冲含有的能量为

W＝PΔt＝1.0×106×1.0×10－11 J＝1.0×10－5 J。

每个能量子的能量为

3.0×108c－34－19ε＝hλ＝6.63×10× J。

－9

J＝2.868×10693.4×10W故每个光脉冲含有的能量子数n＝ε≈3.5×1013个。

9．(1)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

C．7.0×10－18 W

B．3.8×10－19 W D．1.2×10－18 W (2)某广播电台发射功率为10 kW，在空气中所发射的电磁波的波长为187.5 m。(计算结果均保留两位有效数字) ①该电台每秒钟从天线发射多少个能量子？

②若发射的能量子四面八方视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的环状天线每秒接收的能量子的个数以及接收功率。

答案

(1)A

(2)①9.4×1030个

②3.8×1023

个

4.0×10－4 W 解析

(1)每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到最小功率为

－3486.63×10×3×10hc6λ6×530×10－9P＝t＝

W≈2.3×10－18 W。

1(2)①每个能量子的能量

6.63×10－34×3×108ε＝hν＝hc/λ＝

J＝1.0608×10－27

J，则每秒187.5钟电台发射上述波长的能量子数：

PtN＝ε≈9.4×1030个。

②设环状天线每秒接收能量子数为n，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S＝4πR2，而环状天线的面积S′＝πr2，所以nπr＝4πR2N≈3.8×1023个。

πr接收功率P收＝4πR2P＝4.0×10－4 W。

22