课时13.5 能量量子化-2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

第十三章 电磁感应与电磁波初步 课时13.5 能量量子化 1. 知道热辐射的概念，了解影响热辐射的因素； 2. 知道什么是黑体，知道重视研究黑体辐射的原因； 3. 掌握能量子的概念和相关公式，会进行简单的计算； 4. 知道能级的概念，了解氢原子光谱形成的原因。 （一）热辐射 1. 定义：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。 2. 特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。 3. 黑体：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。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。 （二）能量子 1. 能量子假说：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2. 能量子大小的公式： 3. 能量子假说的意义：在微观世界中微观粒子的能量是一份一份的，或者说微观粒子的能量是不连续（分立）的。这种现象叫能量的量子化。 4. 光子：爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。 （三）能级 1. 能级：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。 2. 原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 基础过关练 题组一　热辐射 1.(2024河北邯郸永年二中月考)2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是 (　 　) A.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关 B.黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波 C.在黑体辐射实验中，随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.爱因斯坦为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子假说 题组二　能量子 2.(2024河北高碑店崇德实验中学月考)关于能量量子化，下列说法正确的是 (　 　) A.能量子假说最早是由爱因斯坦提出来的 B.微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C.电磁波的波长越长，其能量子越大 D.能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点 3.(2024江苏宿迁期中)某激光器能发射波长为355 nm的激光，该光的一个光子就能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量h=6.63× 10-34 J·s，真空中光速c=3×108 m/s) (　 　) A.10-22 J　　　　B.10-19 J　　　　C.10-16 J　　　　D.10-13 J 4.(教材习题改编)某光源放出波长在500~600 nm范围的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s) (　 　) A.2.0×1015个 B.3.8×1015个 C.2.6×1015个 D.1.5×1015个 5.(2024四川雅安模拟)正常视力的人眼对波长约为555 nm的电磁波最为敏感，这种电磁波处于光学频谱的绿光区，如果每秒有10个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一绿灯以20 W的功率均匀地向各方向(球面)发射波长为5.55×10-7 m的绿光，已知瞳孔的直径d= 5 mm，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，真空中的光速c=3×108 m/s，理论上人眼能看到该绿灯时到绿灯的最大距离约为 (　 　) A.2×103 m B.5×104 m C.5×105 m D.3×106 m 题组三　能级 6.(2024江苏连云港期中)关于光子的发射和吸收，下列说法正确的是 (　 　) A.原子从基态跃迁到激发态放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差 B.原子不能从低能级向高能级跃迁 C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级 D.原子无论是吸收还是放出光子，吸收或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差 7.下列关于氢原子光谱和能级的说法错误的是 (　 　) A.氢原子光谱中的亮线是氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的 B.氢原子光谱不是连续的，是一些分立的亮线，说明了氢原子的能级是量子化的 C.原子能量越高，原子越稳定 D.原子从高能态向低能态跃迁会放出光子，光子能量等于两个能级之差 答案与分层梯度式解析 5　能量量子化 基础过关练 1.C　一般物体辐射电磁波的情况与物体的温度、材料的种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，A错误；黑体是能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体，黑体会向外辐射电磁波，B错误；根据黑体辐射的实验规律可知，随着温度的升高，各种波长的电磁波的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，C正确；普朗克为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说，D错误。 2.B　能量子假说最早是由普朗克提出的，A错误；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，B正确；根据ε=hν=h可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，C错误；能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，而它的观点是正确的，D错误。 3.B　打断该材料分子键需要的能量约为该激光一个光子的能量，ε=hν=h≈5.6×10-19J，故选B。 4.C　由题意可知，该光源每秒内发光的能量E光源=Pt=1×10-3J，而波长为λ的光子的能量为E光子=，则每秒钟发射的光子数为n==，代入数值得2.5×1015<n<3.0×1015，C正确。 5.D　一个光子的能量ε=hν=h，则光源每秒发出的光子个数为n==；光源发出的光向各个方向传播，在以光源为球心的球面上各处的光子数相同，设人眼到绿灯的距离为r，则人眼所在处的球面的表面积为S2=4πr2；人眼瞳孔的横截面积S1=，由题意知，每秒有10个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，有≥10，解得r≤3×106m，故选D。 6.C　原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，吸收光子的能量等于原子在始、末两能级能量差值的大小，A、B错误；原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发向低能级跃迁要放出光子，C正确；由能级跃迁条件可知，原子无论是吸收光子还是辐射光子，吸收或辐射光子的能量总等于原子在始、末两能级能量差值的大小，D错误。 7.C　原子处于能量越低的状态越稳定，C错误。选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$