自主探究(一) 热辐射
【例1】下列说法正确的是( )
A.只有温度高的物体才会有热辐射
B.黑体只是从外界吸收能量,从不向外界辐射能量
C.黑体可以看起来很明亮,是因为黑体可以反射电磁波
D.一般材料的物体,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情况有关
【答案】 D
【解析】 任何物体在任何温度下都存在辐射,温度越高辐射的能力越强,A错误;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叫作黑体,黑体不反射电磁波,但可以向外辐射电磁波,有些黑体有较强的辐射,看起来也可以很明亮,B、C错误;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,与构成黑体的材料、形状无关,而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情况有关,D正确。
自主探究(二) 能量子
【例2】某光源放出波长在500~600 nm之间的各种光子,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(普朗克量h=6.63×10-34 J·s)( )
A.2.0×1015 B.3.2×1015
C.2.6×1015 D.1.5×1015
【答案】 C
【解析】 每秒内该光源发光的能量E光源=Pt=1×10-3 J,而波长为λ的光子的能量为ε=hν=,则每秒钟发射的光子数为n=
=
,代入数值得2.5×1015≤n≤3.0×1015,故C正确。
【针对训练2】关于对能量子的认识,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反比
D.这一假说与现实世界相矛盾,因而是错误的
【答案】 B
【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最小能量值的整数倍,A错误,B正确;最小能量值ε=hν,ε与ν成正比,C错误;能量子假说反映的是微观世界的特征,不同于宏观世界,并不是与现实世界相矛盾,故D错误。
自主探究(三) 能级
【例3】下列说法正确的是( )
A.原子的能量是连续的,原子的能量从某一能量值变为另一能量值,可以连续
变化
B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子
C.原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子,且吸收光子的能量等于前后两个能级之差
D.由于能级的存在,原子放出的光子的能量是分立的,所以原子的光谱只有一些分立的亮线
【答案】 D
【解析】 原子的能量是量子化的,原子从高能级会自发地向低能级跃迁,向外放出光子,光子的能量hν=E初-E末,由于能级的分立性,放出的光子的能量也是分立的,故D正确。
1.(对热辐射的理解)关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是( )
A.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波
B.温度越高,物体辐射电磁波的能力越强
C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关
D.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
【答案】 B
【解析】 一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射电磁波的能力越强,对于一般材料的物体,辐射强度按波长的分布除与物体的温度有关外,还与材料的种类和表面状况有关;常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,故B正确,A、C、D错误。
2.(能量子)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为普朗克常量,则激光器每秒发射的光子数为( )
A.
B.
C.
D.λPhc
【答案】 A
【解析】 每个光子的能量ε=hν=,每秒钟发射的激光的总能量为P,则n=
=
。
3.(能量子)神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统,利用它可以获得能量为2 400 J、波长λ=0.35 μm的紫外激光。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则该紫外激光所含光子数为多少?
【答案】 4.23×1021(个)
【解析】 紫外激光的波长已知,由此可求得紫外激光能量子的值,再根据紫外激光发射的总能量为2400J,即可求得紫外激光所含光子数。
紫外激光能量子的值为ε==
J=5.68×10-19 J。则该紫外激光所含光子数n=
=
(个)=4.23×1021(个)。