高中物理 第17章 波粒二象性 1 能量量子化 新人教版选修3-5
新人教版选修3-5《171_能量量子化》课时训练物理试卷有答案
新人教版选修3-5《17.1 能量量子化》课时训练物理试卷一、黑体与黑体辐射第十七章波粒二象性第1节能量量子化1. 黑体：是指能够________吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
2. 热辐射：周围的一切物体都在辐射________，这种辐射与物体的________有关。
3. 黑体辐射的实验规律（1）一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与________有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
（2）黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关，如图所示。
①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都________；②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长________的方向移动。
二、能量子定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的________。
即：能的辐射或者吸收只能是________。
这个不可再分的最小能量值ε叫做________。
能量子大小ε＝ℎν，其中ν是电滋波的频率，ℎ称为________常量。
ℎ＝________J⋅s （一般取ℎ＝6.63×10−34J⋅s）。
能量的量子化在微观世界中微观粒子的能量是________的，或者说微观粒子的能量是________的。
这种现象叫能量的量子化。
【概念规律练】关于热辐射，下列说法中正确的是（）A.一切物体都在辐射电磁波B.任何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.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的（）A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B.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C.黑体热辐射的强度与波长无关D.黑体辐射无任何规律黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A.随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B.随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C.随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动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，则电磁辐射的能量子ε的值为（）A.ℎcλB.ℎλC.cℎλD.以上均不正确神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，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2400J、波长λ为0.35μm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（）A.2.1×1021个B.4.2×1021个C.2.1×1015个D.4.2×1015个一、【方法技巧练】利用能量子的关系式求解有关问题氦-氖激光器发出波长为633nm的激光，当激光器的输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为（）A.2.2×1015B.3.2×1015C.2.2×1014D.3.2×1014小灯泡的功率P＝1W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10−6m，求在距离d＝1.0×104m处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1cm2的球面上的光子数是多少？(ℎ＝6.63×10−34J⋅s)课后巩固练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.质量能正确解释黑体辐射实验规律的是（）A.能量的连续经典理论B.普朗克提出的能量量子化理论C.以上两种理论体系任何一种都能解释D.牛顿提出的能量微粒说下列说法正确的是（）A.微观粒子的能量变化是跳跃式的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长，其能量子越大红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（）A.红光B.橙光C.黄光D.绿光单色光从真空射入玻璃时，它的（）A.波长变长，速度变小，光量子能量变小B.波长变短，速度变大，光量子能量变大C.波长变长，速度变大，光量子能量不变D.波长变短，速度变小，光量子能量不变关于光的传播，下列说法中正确的是（）A.各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同B.各种色光在真空中频率不同，同一色光在各种介质中频率相同C.同一色光在各种介质中折射率不同，不同色光在同一介质中折射率相同D.各种色光在同一介质中波长不同，同一色光在真空中的波长比任何介质中波长都长对于带电微粒的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C.吸收的能量可以是连续的D.辐射和吸收的能量是量子化的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色光B.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为红光C.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为紫光D.组成太阳光的各单色光的能量都相同在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用，蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的，假设老鼠的体温约37∘C，它发出的最强的热辐射的波长为λ(m)，根据热辐射理论，λ(m)与辐射源的绝对温度的关系近似为Τλ＝2.90×10−3m⋅K．老鼠发出最强的热辐射的波长为（）A.7.9×10−5mB.9.4×10−6mC.1.16×10−4mD.9.7×10−8m由能量的量子化假说可知，能量是一份一份的而不是连续的，但我们平时见到的宏观物体的温度升高或降低，为什么不是一段一段的而是连续的，试解释其原因。
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。
人教版选修3-5 第十七章波粒二象性第1节能量量子化教案设计
17.1能量量子化三维教学目标（一）知识与技能了解热辐射及特征，了解黑体与黑体辐射，认识黑体辐射的实验规律，理解能量子的概念。
（二）过程与方法了解微观世界中的量子化现象，体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，树立不畏艰辛的人生观。
教学重点能量子的概念教学难点黑体辐射的实验规律教学方法形象教学法、练习强化法、人文教育法教学用具：视听媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程（一）引入新课教师：播放《超乎想象的宇宙—量子力学》剪辑之走进量子世界，引导同学们了解微观世界的奇妙现象，认识不同于经典物理学的规律。
（意图让学生形成知识结构反差，走进全新领域，激发学生好奇心和求知欲。
）点出课题：本节课我们来体验量子力学初步――能量量子化（二）进行新课探究一：热辐射及热辐射的特性观看视频，思考问题1、牛顿首先发现了光的色散，接着麦克斯韦提出光是电磁波，后人测出可见光波长范围在400～760nm之间，七色光的波长范围是红：780～622nm；橙：622～597nm；黄：597～577nm；绿：577～492nm；蓝、靛：492～455nm；紫：455～350nm。
请问：（1）1nm= m，如何形象的感觉纳米尺度呢？（2）波长为700nm的光什么颜色？（3）什么光波长最大，什么光波长最小，由红光到紫光波长如何变化？（设计意图通过例题让同学感知波长与关系，由感性认识上升到理性认识，并记忆可见光波长范围）2、提出问题，观看视频。
草木山石动物也“发光”你信吗？（意图通过视频、图像事实依据，让学生认识不可见—红外线）总结一．热辐射1、定义：__________________________________________________________________那么，物体的热辐射随温度升高如何变化呢？请仔细观察两位同学的探究实验，然后各小组内交流观察现象，得出结论现象：1亮度变化_________________________________2颜色变化_________________________________结论：2特征：__________________________________________________________________探究二：黑体及黑体辐射观看图片，思考问题手电筒将光均匀的照在黑白相间的两张纸上，你发现了电磁波的辐射、反射、吸收现象了吗？在通过两幅校园图片引出黑体及黑体辐射，并阅读相关知识（帮助认识理想模型）二．黑体及黑体辐射1、定义：__________________________________________________________________2、黑体辐射特点：_________________________________________________________探究三：黑体辐射的实验规律实验结果如图所示，该图表示四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系。
高三物理人教版选修3-5 第十七章波粒二象性能量量子化 导学案2优秀教学教案说课稿
高三物理选修3-5第十七章波粒二象性第一节能量量子化导学案【教学目标】1．了解什么黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法。
2．了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想。
3．通过观察热辐射的强度与波长的关系图像培养学生的观察能力。
4．了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对于物理世界的认识。
【教学重点】黑体辐射能量在不同温度下与波长的关系【教学难点】理解能量量子化的假说【自主学习】知识点一：黑体与黑体辐射1．热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的_____有关，叫做热辐射。
（1）任何物体任何温度均存在热辐射，当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，发射的能量逐渐增加。
例如：铁块在随温度升高时，从看不出发光到暗红、赤红、橘红到橙色等颜色直到黄白色。
从视觉上看低温物体发出的是红外光，炽热物体发出的是可见光，高温物体发出的是紫外光。
无论是高温物体还是低温物体，都有热辐射，所辐射的能量及其按波长的分布都随温度而变化。
（2）热辐射是热能转化为电磁能的过程。
大量带电粒子的无规则热运动引起的。
物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。
（3）注意：激光、日光灯发光不是热辐射2．黑体：如果某种物体在任何温度下都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。
（1）实际上黑体只是一种理想的情况，在实验室中，可在绕有电热丝的空腔上开一个小孔来实现，如图所示。
（2）黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是这样；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。
一些发光的物体（如太阳、白炽灯灯丝）也被当作黑体来处理。
（3）一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与_______有关外，还与材料的种类和表面状况有关。
高中物理新课标版人教版选修3-5精品：17.0《波粒二象性》PPT课件
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1.光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变, 这种现象叫做光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现 散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线 波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入 射线波长 和散射物质都无关。
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由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运 动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概 念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，
该波的波长λ= h / p。
【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意 波的波长。
解：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑 时速度v≈7m/s ，则
h6.6 310 34m1.910 3m 6
j =0O j =45O
散射中出现 ≠0 的现象，称
为康普顿散射。 康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。
j =90O
2.新波长 随散射角的增大
而增大。波长的偏移为
0
0 j =135O
λ 0.700
0.750
o
波长 （A）-
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光子理论对康普顿效应的解释 康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的 结果，具体解释如下：
4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极极限频率：
-
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爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并 未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波 动理论。
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效 应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的 值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论 的正确。
高中物理新课标版人教版选修3-5精品课件：17.0《波粒二象性》(PPT课件可以编辑)
比入射线波长更长嘚射线，其波长嘚改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。
一.康普顿散射嘚实验装置与规律：
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探 测 器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪
3.爱因斯坦嘚光量子假设
1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h 嘚微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 嘚光是由大量能量为 =h 光子组成嘚粒子流，这些光子沿光嘚传播方向以光速 c 运动。
2.爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中嘚电子吸收了光子嘚能量，一部分消耗在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后 嘚动能 Ek 。由能量守恒可得出：
由于爱因斯坦提出嘚光子假说成功地说明了光电效应嘚实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦由于对光电效应嘚理论解释和对理论物 理学嘚贡献获得1921年诺贝尔物理学奖
密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名 嘚油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝 尔物理学奖
。
4.光电效应在近代技术中嘚应用
律嘚艰辛与喜悦。 【重点难点】 1、重点：光电效应嘚实验规律 2、难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义
物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一充负电嘚金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，因为1897 年，J.Thomson才发现电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出嘚电子，后来，这些电子被称作光电 子(photoelectron)，相应嘚效应叫做光电效应。人们本着对光嘚完美理论（光嘚波动性、电磁理论）进行解 释会出现什么结果？
「精品」高中物理第17章波粒二象性1能量量子化课件新人教版选修3_5
√C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及
表面状况无关 D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面
经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
答案
二、能量子的理解和计算
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. 3.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.
第十七章
1 能量量子化
学习目标 1.了解热辐射和黑体辐射的概念，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.
内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究
一、黑体与黑体辐射 导学探究
1.什么是热辐射？这种辐射与物体的温度有何关系？与材料种类及表面 状况有关吗？ 答案 (1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以 叫热辐射. (2)辐射强度按波长的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射中波长 较短的电磁波成分越来越强. (3)有关.
图1
答案
2.你认为现实生活中存在理想的黑体吗？ 答案 现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电 磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化 的模型.
答案
知识梳理
黑体辐射的实验规律 1.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 增加 . 2.随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长 较短 的方向移动.
高中物理 第十七章 波粒二象性 第1节 能量量子化课件 新人教版选修3-5
答案
解析 微波是指频率在 30 MHz 到 300 GHz 的电磁波，即波长在 10－3 m 到 10 m 的电磁波，故 A 项正确。物体中的分子、原子受到热激发而发射电 磁波的现象称为热辐射，所以黑体的热辐射实际上是电磁辐射，而电磁波的 传播不需要介质，可以在真空中传播，故 B 项错误，C 项正确。普朗克在研 究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说后，成功拟合了黑体辐射曲线，故 D 项正确。
答案 (1)9.4×1030 个 (2)3.8×1023 个 4.0×10－4 W
答案
结束
语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念， 考试加油。
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。
提示
(3)一般物体的热辐射与黑体辐射有什么区别？
黑体辐射：只与黑体的温度有关
温度
提示：一般物体辐射材料种类⇒都有关
表面状况
提示
02课堂探究评价
(1)黑体辐射有什么特殊性？ 提示：黑体辐射只与温度有关，而一般物体辐射还与材料种类和表面状 况有关。
(2)1 个能量子的能量 ε＝hν＝6.63×10－34×5.0×1014 J＝3.315×10－19 J。
B 组：等级性水平训练 7．(对热辐射的理解)关于热辐射，下列说法中正确的是( ) A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的 C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值 D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动
答案
[变式训练2] 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 表示普朗克常量，则激光器每秒发射的光的能量子数为( )