物理人教浙江专版选修3-5课件：第17章波粒二象性+1
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2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-5课件：第十七章 波粒二象性 17-1
2．黑体
4 完全吸收 入射的各种波 (1)定义： 某种物体能够 □ 5 反射 ， 长的电磁波而不发生 □ 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 6 温度 有关。 只与黑体的 □
二、黑体辐射的实验规律 1．如图所示，随着温度的升高，各种波长的辐射强度 都有增加。
人教版物理选修3-5 波粒二象性
第十七章
波粒二象性
第 1节
能量量子化
01课前自主学习
[动手填一填] 一、黑体与黑体辐射 1．热辐射 (1)定义：我们周围的温度 □
而有所不同。
有关，所以叫热辐射。
(2)特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的
3 温度 □
2．热辐射在高温下才能发生吗？ 提示：任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是辐
射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
3．投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是 什么颜色？
提示：投在炉中的铁块一开始是黑色，过一会儿随着 温度的升高，铁块逐渐变为红色，这是因为同一物体热辐 射的强度与温度有关。
例2
太阳光垂直射到地面上时，地面上 1 m2 接收的
太阳光的功率为 1.4 kW，其中可见光部分约占 45%。假如 认为可见光的波长约为 0.55 μm，日地间距离 R＝1.5×1011 m。普朗克常量 h＝6.6×10
－34
J· s，估算：
(1)地面上 1 m2 面积上每秒接收到的可见光光子数？ (2)太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？
6 3 0.45 × 0.55 × 10 × 1.4 × 10 0.45λP 解 得 n ＝ hc ＝ 个＝ － 6.6×10 34×3×108
高二物理人教版选修3-5课件：第十七章 波粒二象性
将数据代入①④式，就得到该列光脉冲的长度、含有的光子数分 别为l＝3×10－3 m＝3 mm、n＝4.0×1017个． 答案 3 mm 4.0×1017个
二、光电效应的规律和光电效应方程
1．光电效应的实验规律
(1) 任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须高于这
个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强
D．光具有波粒二象性
1 2 3 4 5 解析 牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的
“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错； 干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B 正确； 麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传
播速度与光速Leabharlann 似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验
关于这种金属的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象应是图
中的( )
A．a
B．b
C．c
D．上述三条图线都不正确
1 2 3 4 5 解析 根据光电效应方程知，Ek－ν为一次函数，普朗克常量h是斜
率，h是确定的值，虽然金属的逸出功不同，但两个Ek－ν图象的斜
率相同，两个直线平行，同时再利用Ek＝hν－W0，结合图象E2<E1，
2．实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波 h ε 长 λ＝ ，频率 ν＝ )． p h
3．物质波与光波一样都属于概率波．概率波的实质：是指粒子 在空间分布的概率是受波动规律支配的．
例3 关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是(
)
A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性 B．光波频率越高，粒子性越明显 C．能量越大的光子其波动性越显著 D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性
人教版物理选修3-5课件：第17章波粒二象性3粒子的波动性
2．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结
构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距相
近，已知中子质量 m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量 h＝
6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波波长 λ＝1.82×10
－10 m 的热中子动能的数量级为( )
A．10－17 J
B．10－19 J
个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反 应，所以其粒子性就很显著，故 C 项正确，D 项错误．
答案：C
知识点二 粒子的波动性及物质波
提炼知识
1．粒子的波动性．
(1)德布罗意波．
任何一个运动着的物体，都有一种波与它相对应，
这种波叫物质波，也称为德布罗意波．
h
ε
(2)物质波的波长、频率关系式：λ＝_p__，ν＝__h__．
知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，它的动量
应很大，即速度很大，选项 A 正确，选项 B 错误；
由信息“利用 X 射线或中子束得到晶体的衍射图 样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或 X 射 线的波长与原子尺寸相当，选项 D 正确，选项 C 错误．
答案：AD
(多选)如图实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的 有( )
C．10－21 J
D．10－24 J
解析：由 λ＝hp，Ek＝12mv2＝12mmp 2＝21mhλ2，代入 数据得 Ek＝4.0×10－21 J.
答案：C
典型问题——波粒二象性的实验探究 研究波粒二象性有很多经典实验，以这些实验为背 景设计的问题属于信息给予题，解决此类问题的关键是 通过阅读题目，提取有用信息，结合所掌握知识来做出 正确的判断和计算．
(2)惠更斯的波动说：以惠更斯为代表的少数物理学 家认为，光是一种波动，类似于机械波．波动说能解释 牛顿微粒说不能解释的一些光现象，干涉、衍射现象的 出现，波动理论得以发展．
高级中学高中物理人教版选修35课件：第十七章+波粒二象性第1节+能量量子化(共31张PPT)
巩固练习
【例1】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 体温度有关 D、黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
巩固练习
【例2】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?
[答案]根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时， 热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增 大，温度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色 的光，为橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此 可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度。
巩固练习
【例3】对应于3.4×l0-l9J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？
新的物理难题：
1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电 的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后， 1897年，J.Thomson发现了电子 ，此时，人们 认识到那就是从金属表面射出的电子，后来， 这些电子被称作光电子。
物理学中将这种效应叫做光电效应。人们本 着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论） 进行解释会出现什么结果？
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h 6 .62 16 3 0 焦 4 秒
科学的历史不仅是一连串事实、规则 和随之而来的数学描述，它也是一部概念 的历史。当我们进入一个新的领域时，常 常需要新的概念。
——普朗克
思考与讨论
问题1: 既然灯向外辐射的光能是分立的、一份份 的。 为何我们看不到灯的亮度发生变化？
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观 念深感不安，他对儿子说，自己的发现“要么是荒诞 无稽的，要么也许是牛顿以来物理学最伟大的发现之 一。”物理学后来的发展表明，普朗克把能量子引入 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。1918年普朗克因此荣 获了诺贝尔物理学奖。
高二人教版物理-5课件第17章 波粒二象性 第1、2节
第十七章 第一节 第二节
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-5
3．黑体辐射的实验规律 黑体辐射电磁波的强度按波长 温度有关，如图 的分布只与黑体的_____
所示。
(1)随着温度的升高，各种波长 增加 ； 的辐射强度都_____ (2)随着温度的升高，辐射强度 较短 的方向移动。 的极大值向波长_____
黑体与黑体辐射 1.热辐射 电磁波 ，这种辐 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射________ 温度 有关，所以叫热辐射。 射与物体的_____ (2)特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的_____ 温度而 有所不同。 2．黑体 (1)定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收入射的 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)黑体辐射的特征：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布 温度 有关。 只与黑体的_____
如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射
锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电。 你知道锌板是怎样带上电的吗？
第十七章
第一节
第二节
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知识自主梳理
第十七章
第一节
第二节
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第十七章
第一节
第二节
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2．光电子 电子 。 光电效应中发射出来的_____
3．光电效应的实验规律
(1)存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光 越强，_____ 饱和 电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越 光电子数 越多。 强，单位时间内发射的__________ (2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入 频率 有关，而与入射光的_____ 强弱无关，当入射光的频率 射光的_____
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3．黑体辐射的实验规律 黑体辐射电磁波的强度按波长 温度有关，如图 的分布只与黑体的_____
所示。
(1)随着温度的升高，各种波长 增加 ； 的辐射强度都_____ (2)随着温度的升高，辐射强度 较短 的方向移动。 的极大值向波长_____
黑体与黑体辐射 1.热辐射 电磁波 ，这种辐 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射________ 温度 有关，所以叫热辐射。 射与物体的_____ (2)特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的_____ 温度而 有所不同。 2．黑体 (1)定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收入射的 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)黑体辐射的特征：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布 温度 有关。 只与黑体的_____
如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射
锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电。 你知道锌板是怎样带上电的吗？
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第一节
第二节
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第十七章
第一节
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第十七章
第一节
第二节
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2．光电子 电子 。 光电效应中发射出来的_____
3．光电效应的实验规律
(1)存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光 越强，_____ 饱和 电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越 光电子数 越多。 强，单位时间内发射的__________ (2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入 频率 有关，而与入射光的_____ 强弱无关，当入射光的频率 射光的_____
物理选修3-5人教新课标第十七章 波粒二象性精品课件.
14
对光的波粒二象性的理解 [例3] 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光 屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过 狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不
规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条
纹，对这个实验结果认识正确的是( ) A．曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性 B．单个光子通过双缝后的落点无法预测 C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性 [思路点拨] 利用光的波粒二象性和光波是一种概率波分析解答．
hν，其中h＝6.63×10－34 J·s. 2．爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0(Ek是光电子的最大初动能；W0是逸出功，即从金属 表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功)． 3．用图象表示光电效应方程 (1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线如图．
(2)由曲线可以得到的物理量
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0. ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E. ③普朗克常量：图线的斜率k＝h.
电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部 分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光 电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的， 故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大
光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增 大，不需要能量积累的过程 光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子 较多，因而饱和电流较大
(2)求该阴极材料的逸出功． [思路点拨]
13
[解析] 设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动 能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后， 具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ek 由光电效应方程：Ek＝hν－W0 由以上二式： Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV. 所以光电子最大初动能为0.6 eV，该材料的逸出功为1.9 eV. [答案] (1)0.6 eV (2)1.9 eV
【人教版高中物理选修3-5】第17章波粒二象性课件
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
3.能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看
作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但
是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状
态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可
第17章 波粒二象性
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观 念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复 归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚 定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h 6.6261034 焦 秒
人教版高中物理选修3-5
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
普朗克的能量子假说和黑体辐射公式
1.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
(T )
2πh c2
3
eh / kT
1
h 6.551034 Js
M.Planck 德国人 1858－1947
人教版高中物理选修3-5
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
人教版高中物理选修3-5
一、 热辐射及其特点
1. 热辐射
第17章 波粒二象性
由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时 辐射的波长分布不同
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
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
2018高二物理人教版选修3-5课件：第十七章 波粒二象性 第1节
第十七章 波粒二象 性
1 能量量子化
学习目标
1.了解黑体辐射的实验规律. 2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.
3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点.
知识探究
典例精析
达标检测
一、黑体与黑体辐射
导学探究
知识探究
(1)黑体就是黑色的物体吗？
答案 我们所说的黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收 各种波长的电磁波的物体.
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 解析 我们周围的一切物体都在辐射电磁波，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，还与材料的种类和表面状况有关，而黑体辐 射只与黑体的温度有关，B错误，C正确； 根据黑体的定义知D正确.
解析答
二、黑体辐射的实验规律
导学探究
选A、D.
解析答
返回
一、黑体辐射的规律
例1 ( 多选) 黑体辐射的实验规律如图 1 所示， )
典例精析
由图可知 ACD (
A.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
方值向波长较长的 解析 由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加， 方向移动 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.
(2)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
走过，便可知道他的体温是多少？你知道其中的道理吗？ 答案 根据热辐射规律可知，人的体温的高低，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
就可知道该人的体温.
答案
知识梳理
1 能量量子化
学习目标
1.了解黑体辐射的实验规律. 2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.
3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点.
知识探究
典例精析
达标检测
一、黑体与黑体辐射
导学探究
知识探究
(1)黑体就是黑色的物体吗？
答案 我们所说的黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收 各种波长的电磁波的物体.
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 解析 我们周围的一切物体都在辐射电磁波，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，还与材料的种类和表面状况有关，而黑体辐 射只与黑体的温度有关，B错误，C正确； 根据黑体的定义知D正确.
解析答
二、黑体辐射的实验规律
导学探究
选A、D.
解析答
返回
一、黑体辐射的规律
例1 ( 多选) 黑体辐射的实验规律如图 1 所示， )
典例精析
由图可知 ACD (
A.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
方值向波长较长的 解析 由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加， 方向移动 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.
(2)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
走过，便可知道他的体温是多少？你知道其中的道理吗？ 答案 根据热辐射规律可知，人的体温的高低，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
就可知道该人的体温.
答案
知识梳理
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解析
答案
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 √ D.辐射和吸收的能量是量子化的 √ C.吸收的能量可以是连续的
解析 C错误.
带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数
c c 解析 由波速公式 c＝λν 可得： ν＝ λ ， 由光的能量子公式得 ε＝hν＝hλ， 故选项 A 正确.
解析 答案
例4
(2016· 余姚中学高二第二学期期中)人眼对绿光较为敏感，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6.63×10－34 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
的整数倍，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ε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＝6.626×10－34 J· s(一般取h＝6.63×10－34 J· s). 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.
是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为 h，那么每个激光光量子的能
量是多少？如激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？
答案 不可以.光量子的能量不是连续的，而是一份一份的.
c P Pλ E＝hλ.个数 n＝E＝ hc .
答案
知识梳理 能量子
1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε
倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故选项A、B、D正确，
解析
答案
二、能量子的计算
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3
已知某种单色光的波长为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 c h c A.hλ B. λ C.hλ
D.以ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ均不正确
第十七章
1 能量量子化
考试要求 知识内容 能量量子化 必考 加试 b
1.知道微观粒子的能量是不连续变化的.
课时要求 2.知道能量量子化是研究微观世界的基本观点. c 3.知道能量子的概念.会用公式ε＝hν和ν＝ 进行计算. λ
内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究
能量子 导学探究
某激光器能发射波长为 λ 的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值吗？
即学即用
判断下列说法的正误.
(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍.( √ )
(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比.( √ )
题型探究
一、对能量子的理解
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1
(多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的
B.物体的质量
A.物体的带电荷量 √
C.物体的动量
D.学生的个数 √
解析 所谓“量子化”应该是不连续的，是一份一份的，故选A、D.
A.2.3×10－18 W √
C.7.0×10－10 W
B.3.8×10－19 W
D.1.2×10－18 W
解析
答案
达标检测
1.(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 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
8 －34 6.63 × 10 × 3 × 10 hc －19 ε＝hν＝ λ ＝ J ＝ 1.989 × 10 J －6 10 1 E 18 小灯泡每秒钟辐射的光子数：n＝ ε ＝ ≈ 5 × 10 1.989×10－19
1
2
3
解析
答案
最小能量值的整数倍，A错误，B正确；
最小能量值ε＝hν，C正确.
解析 答案
1
2
3
2.普朗克常量是自然界的一个基本常数，它的数值是 A.6.02×10－23 mol－1 C.6.626×10－34 J· s √ 解析 B.6.626×10－3 mol· s D.1.38×10－16 mol· s
普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为
6.626×10－34 J· s，在记忆时关键要注意它的单位和数量级.
1
2
3
解析
答案
3.小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝ 10－6 m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h＝6.63×10－34 J· s) 答案 5×1018(个) 解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J 1个光子的能量：