能量量子化

第十七章波粒二象性1能量量子化知识点1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．温度2．黑体：如果某种物体能__________入射的各种波长的电磁波而____________，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．3．实验表明：对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与_____有关外，还与材料的_____及___________有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______有关．在研究热辐射的规律时，人们特别注意对黑体辐射的研究．温度种类表面状况温度完全吸收不发生反射知识点2黑体辐射的实验规律1．黑体辐射的获取：对图17－1－1中的空腔加热，空腔内温度升高，小孔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射．利用分光技术和热电偶等设备，便可测出它辐射的电磁波强度按波长的分布情况．图17－1－12．实验发现：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图17－1－2所示．图17－1－2【特别提醒】经典理论结果与实验事实之间产生的矛盾：(1)维恩公式在短波区与实验基本一致，而在长波区则偏离很大；(2)瑞利公式在长波区与实验基本一致，而在短波区与实验严重不符，当波长趋于零时，辐射会变得无穷大，即所谓的“紫外灾难”，这显然是荒谬的.知识点3能量子：超越牛顿的发现1．能量子(1)能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍．例如，可能是ε或2ε、3ε……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叫做能量子．(2)能量子公式：_________ε＝hνν是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量(Planckconstant)，其值为_____________________(3)能量的量子化h＝6.626×10-34J·s在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化．2．量子化假设的实验证实普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验符合之好令人击掌叫绝．如图17－1－3所示，曲线是根据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值．图17－1－33．普朗克的量子化假设的意义普朗克的能量子假说，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．【例题】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解析：一个光子能量ε＝hν＝hcλ.当激光器输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为n＝Ptε＝Pthcλ＝3.2×1015个，B正确．答案：BJ·s，则该紫外激光所含光子数1．“神光Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ=0.35μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10-34为多少？解：紫外线的波长已知，由此可求得紫外线能量子的值，再根据激光发射的光能量为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＝hcλ＝6.63×10－34×3×1080.35×10－6J＝5.68×10－19J，则该紫外激光所含光子数为n＝Eε=24005.68×10－19≈4.23×1021题型1黑体与热辐射【例题】下列说法错误的是()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解析：根据热辐射的定义，A说法正确；一般物体辐射电磁波的情况还和材料的种类及表面状况有关，黑体辐射只与黑体的温度有关，B说法错误，C说法正确；由黑体的定义可知道D说法正确．答案：B1．黑体辐射的实验规律如图17－1－4所示，下列说法错误的是()图17－1－4A．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解析：由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度有增加，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，变化正好反过来，故选B.答案：B答案：4.97×102.84×10题型2能量子的计算【例题】光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700nm.400nm、700nm电磁辐射的能量子的值各是多少？－19J－19J解析：根据公式ν＝cλ和ε＝hν可知400nm对应的能量子ε1＝hcλ1＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9J＝4.97×10－19J700nm对应的能量子ε2＝hcλ2＝6.63×10－34×3.0×108700×10－9J＝2.84×10－19J.2．红光的波长为6.35×10－7m，求其能量子的值．解：根据公式ν＝cλ和ε＝hν，可求得能量子的值．ε＝hν＝hcλ＝6.63×10－34×3.0×1086.35×10－7J＝3.13×10－19J.