PAGE1§13-5能量量子化一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解熱輻射和黑體的概念.2.初步了解微觀世界的量子化特征，知道普朗克常量.3.了解原子的能級結(jié)構(gòu)．二、學(xué)習(xí)過程【問題探究】醫(yī)生用紅外熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走過，便可知他的體溫是多少，你知道其中的道理嗎？【答案】根據(jù)熱輻射的實驗規(guī)律可知，人的體溫升高，人體輻射的紅外線的頻率和強度就會增加，通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的頻率和強度，就可以知道該人的體溫了?！局R點1】熱輻射1．概念：一切物體都在輻射電磁波，且輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射．2．特點：溫度升高時，熱輻射中波長較短的成分越來越強．3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射．例題1、（多選）下列說法正確的是（）A．只有溫度高的物體才會有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體可以看起來很明亮，是因為黑體可以有較強的輻射D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)【答案】CD【詳解】A．任何物體在任何溫度下都存在輻射，溫度越高輻射的能量越多，故A錯誤；BC．能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫作黑體，黑體不反射電磁波，但可以向外輻射電磁波，有些黑體有較強的輻射，看起來也可以很明亮，故B錯誤，C正確；D．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，與構(gòu)成黑體的材料、形狀無關(guān)，而一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)，故D正確。例題2、四種溫度下黑體熱輻射的強度與波長的關(guān)系如圖所示。有關(guān)黑體輻射的實驗規(guī)律和科學(xué)家們對黑體輻射的研究，下列說法正確的是（）A．隨著溫度升高，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動B．隨著溫度升高，波長短的輻射強度增大，波長長的輻射強度減小C．英國物理學(xué)家瑞利提出的輻射強度按波長分布的理論公式與實驗相符D．德國物理學(xué)家普朗克借助于能量子假說，提出的黑體輻射強度公式與實驗相符【答案】D【詳解】A．隨著溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，選項A錯誤；B．隨著溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加，選項B錯誤；CD．德國物理學(xué)家普朗克借助于能量子假說，提出的黑體輻射強度公式與實驗相符，選項C錯誤，D正確?！締栴}探究】在一杯開水中放入一支溫度計，可以看到開水的溫度是逐漸降低的。根據(jù)能量量子化理論，開水的能量是一份一份向外輻射的，為什么它的溫度不是一段一段地降低呢？【答案】開水向外輻射的每一份能量子能量很小(微觀量)，而水降低1℃的能量很大（宏觀量）。在宏觀世界里觀察不到能量量子化的效應(yīng)，可以認為能量是連續(xù)的。所以，觀察到的溫度計的溫度不是一段一段地降低的，可以認為開水的溫度是連續(xù)變化的?！局R點2】能量子1．概念：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，這個最小的能量值ε叫能量子．2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．愛因斯坦光子說：光是由一個個不可分割的能量子組成，能量大小為hν，光的能量子稱作光子．例題3、關(guān)于量子，下列說法中正確的是（）A．一種高科技材料 B．研究微觀世界的一個概念C．運算速度很快的計算機 D．計算機運行的一個二進制程序【答案】B【詳解】量子最早由普朗克于1900年提出，普朗克假設(shè)物體發(fā)射出電磁輻射能量是一份一份的，其中每一份被他稱作能量子，電磁輻射能量是其整數(shù)倍，所以量子是表示能量的單元，量子是不可分割的最小的單元，表示微觀世界的不連續(xù)性，即通常所說的“量子化”，而非高科技材料、計算機或計算機的程序，故B正確，ACD錯誤。例題4、由中國健康發(fā)展研究中心發(fā)布《國民視覺健康報告》白皮書顯示，我國學(xué)生的近視患病率在逐年增加。課業(yè)負擔(dān)重、沉迷電子產(chǎn)品已成為影響青少年視力的兩大“殺手”?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)采用激光“焊接”視網(wǎng)膜技術(shù)來治療近視，所用激光的波長。已知普朗克常量，光在真空中傳播速度，則該激光中每個光子的能量為（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】由ε=?ν=?cλ代入數(shù)據(jù)可得每個光子的能量【知識點3】能級1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級．2．原子處于能量最低的狀態(tài)，這是最穩(wěn)定的．3．原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出光子，光子的能量等于前后兩個能級之差．例題5、(多選)下列說法正確的是()A．原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐担梢赃B續(xù)變化B．原子從低能級向高能級躍遷時放出光子C．原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，且光子的能量等于前后兩個能級之差D．由于能級的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線【答案】CD【詳解】原子的能量是量子化的，原子從高能級會自發(fā)地向低能級躍遷，向外放出光子．光子的能量hν＝E初－E末，由于能級的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線，故C、D正確．§13-5能量量子化作業(yè)班級：學(xué)號：姓名：一、選擇題1．關(guān)于黑體輻射，下列說法正確的是（）A．一切物體只有在吸收電磁波的同時才會輻射電磁波B．黑體在不斷的輻射電磁波，且溫度越高最強輻射波的波長越長C．黑體對于外界過來的電磁波只吸收而不反射，因此肉眼看不到黑體D．黑體輻射電磁波的能量是不連續(xù)的，而是某個能量值的整數(shù)倍【答案】D【詳解】A．自然界的任何物體都向外輻射紅外線，溫度越高，輻射電磁波的本領(lǐng)越強，故A錯誤；B．黑體在不斷的輻射電磁波，且溫度越高最強輻射波的波長越短，故B錯誤；C．黑體對于外界過來的電磁波只吸收而不反射，但黑體輻射光，肉眼能看到黑體，故C錯誤；D．根據(jù)量子化的理論，黑體輻射電磁波的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，故D正確。故選D。2．在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看作黑體，由小孔的熱輻射特性，就可以確定爐內(nèi)的溫度。如圖所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關(guān)系圖像，則下列說法正確的是（）A．T1＜T2B．在同一溫度下，波長越短的電磁波輻射強度越大C．隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所降低D．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動【答案】D【詳解】A．不同溫度的物體向外輻射的電磁波的波長范圍是不同的，溫度越高向外輻射的能量中，頻率小的波越多，所以T1>T2，故A錯誤；B．由圖像可知，同一溫度下，輻射強度最大的電磁波波長不是最大的，也不是最小的，而是處在最大與最小波長之間，故B錯誤；C．由圖像可知，黑體的輻射強度隨著溫度的升高而增大，故C錯誤；Ｄ．有圖可知，隨著溫度的升高，相同波長的光輻射強度都會增大，同時最大輻射強度向左側(cè)移動，即向波長較短的方向移動，故D正確。故選D。3．以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的（）A．物體的質(zhì)量 B．物體所受的力 C．導(dǎo)體中的電流 D．東北虎的個數(shù)【答案】D【詳解】所謂“量子化”，一定是不連續(xù)的，是一份一份的，所以D正確；ABC錯誤；故選D。4．據(jù)報道：截止2020年12月我國5G基站建設(shè)累積71.8萬個，已建成全球最大5G網(wǎng)絡(luò)，中國將進入全面5G時代，開啟了萬物互聯(lián)時代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，智慧城市、無人機網(wǎng)絡(luò)、自動駕駛技術(shù)等將一元變?yōu)楝F(xiàn)實。5G，即第五代移動通信技術(shù)，采用3300-5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G（即第四代移動通信技術(shù)，1880-2635MHz頻段）技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時延。關(guān)于5G信號與4G信號下列說法正確的是（）A．5G信號和4G信號都具有偏振現(xiàn)象B．5G信號和4G信號有可能是縱波C．5G信號相比4G信號光子能量更小D．5G信號相比4G信號在真空中的傳播速度更小【答案】A【詳解】AB．5G信號和4G信號都是電磁波。由于電磁波是橫波，都具有偏振現(xiàn)象，故A正確，B錯誤；C．由ε=?ν可知5G信號相比4G信號光子能量大，故C錯誤；D．5G信號和4G信號在真空的的傳播速度都為光速，故D錯誤。故選A。5．下列關(guān)于能量量子化的說法，正確的是（）A．能量子與電磁波的頻率成反比 B．電磁波波長越長，其能量子越大C．微觀粒子的能量是不連續(xù)（分立）的 D．能量子假設(shè)是由愛因斯坦最早提出來的【答案】C【詳解】A．由?=hν可知，能量子與電磁波的頻率成正比，故A錯誤；

B．由可知，電磁波波長越長，其能量子越小，故B錯誤；

C．普朗克提出了量子假說，他認為，物質(zhì)輻射（或吸收）的能量都是不連續(xù)的，是一份一份進行的，故C正確；

D．能量子假設(shè)是由普朗克最早提出來的，故D錯誤。

故選C。6．我國高鐵技術(shù)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、5G通信技術(shù)，目前處于世界領(lǐng)先水平。高鐵將擁有基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、5G通信技術(shù)的空天地一體化的“超級大腦”。與4G相比，5G具有“更高網(wǎng)速、低延時、低功率海量連接、通信使用的電磁波頻率更高”等特點。與4G相比，5G使用的電磁波（）A．波長更長 B．能量子的能量更小C．能量子的能量更大 D．傳播速度更快【答案】C【詳解】A．由題知與4G相比，5G具有“通信使用的電磁波頻率更高”，已知電磁波的波長與頻率的關(guān)系為λ=cfBC．已知能量子的能量為ε=?ν由題知與4G相比，5G具有“通信使用的電磁波頻率更高”，則與4G相比，5G使用的電磁波能量子的能量更大，C正確；D．電磁波的傳播速度與光速相等，在自由空間中，為c=3×108m/s，D錯誤。故選C。7．人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.63×10-34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是（）A．2.3×10-18W B．3.8×10-19WC．7.0×10-10W D．1.2×10-18W【答案】A【詳解】綠光光子能量E=?v=?cλ=故選A。二、非選擇題8．黑體就是絕對不發(fā)光的物體，看上去一定是黑色的，這句話對嗎？【答案】不對【詳解】黑體可以完全吸收入射的電磁波而不發(fā)生反射，同時自身可以有較強的輻射，即黑體同時輻射和吸收電磁波．黑體達到高溫時所輻射的電磁波中強度較大的是可見光和紫外線，此時黑體是明亮的．黑體可以是發(fā)光的物體，本身可以有較強的輻射，看上去并不一定是黑色的，也可能看上去很明亮，例如煉鋼爐上的小孔。9．可見光波長的大致范圍是。、電磁輻射的能量子的值是多少？【答案】4.97×10?19J【詳解】由能量子ε=?ν=?cλε1760nm電磁輻射的能量子為ε2合格考達標(biāo)練1.對黑體輻射電磁波的波長分布的影響因素是()A.溫度 B.材料C.表面狀況 D.以上都正確答案A解析影響黑體輻射電磁波的波長分布的因素是溫度,故選項A正確。2.關(guān)于對熱輻射和黑體輻射的認識,下列說法不正確的是()A.溫度越高,黑體輻射的電磁波越強B.冷的物體只吸收電磁波C.黑體輻射強度按波長的分布情況只與物體的溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無關(guān)D.常溫下看到的不透明、非發(fā)光物體的顏色是反射光的顏色答案B解析一切物體都在不停地向外輻射電磁波,溫度越高,黑體輻射的電磁波越強,A正確,B錯誤;選項C是黑體輻射的特性,C正確;常溫下看到的不透明、非發(fā)光物體的顏色是反射光的顏色,D正確。本題選不正確的,故選B。3.硅光電池是將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能。若有N個波長為λ0的光子打在硅光電池極板上,這些光子的總能量為(h為普朗克常量,c為真空中的光速)()A.hcλ0 B.C.Nhλ0 D.2Nhλ0答案B解析一個光子的能量ε=hν=hcλ0,則N個光子的總能量E=Nhcλ04.影響黑體輻射強度的因素是()A.只有溫度 B.只有波長C.與波長和溫度都有關(guān) D.與波長和溫度都無關(guān)答案C解析黑體輻射的強度與波長和溫度都有關(guān)系,故C正確。等級考提升練5.(多選)以下宏觀概念中,哪些是“量子化”的()A.物體的帶電荷量 B.物體的質(zhì)量C.物體的動量 D.學(xué)生的個數(shù)答案AD解析所謂“量子化”是指不連續(xù)的,一份一份的,故選A、D。6.第26屆國際計量大會于2018年11月通過決議,正式更新了千克、安培、開爾文和摩爾四個基本單位的定義,國際測量界的百年夙愿終于實現(xiàn)——國際測量體系將全部建立在基本物理常數(shù)上,大大提高了計量的穩(wěn)定性和精確性。比如,最受關(guān)注的“千克”,不再以具體實物的質(zhì)量來定義,而將以量子力學(xué)中的普朗克常量h為基準(zhǔn),經(jīng)過一系列物理換算,算出質(zhì)量。已知普朗克常量與頻率的乘積可以表示能量,下列屬于用國際單位制的基本單位來表示普朗克常量h單位的是()A.J/s B.kg·m2/sC.kg·m2/s3 D.N·m·s答案B解析根據(jù)公式E=hν,因能量E的單位為J,頻率ν的單位為s-1,故普朗克h單位:J·s=N·m·s=kg·ms2·m·s=kg·m2s,故7.(多選)下列說法正確的是()A.只有溫度高的物體才會有熱輻射B.黑體只是從外界吸收能量,從不向外界輻射能量C.黑體可以看起來很明亮,是因為黑體可以有較強的輻射D.一般材料的物體,輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類和表面情況有關(guān)答案CD解析任何物體在任何溫度下都存在輻射,溫度越高輻射的能量越多,A錯誤;能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫作黑體,黑體不反射電磁波,可以向外輻射電磁波,有些黑體有較強的輻射,看起來也可以很明亮,B錯誤、C正確;黑體輻射電磁波的強度按