4.1量子概念的诞生

第四章 波粒二象性 1 量子概念的诞生 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状况只与温度有关 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.黑体能够汲取各种波长的电磁波 解析依据热辐射的定义,A正确;依据热辐射和黑体辐射的特点知,一般物体辐射电磁波的状况除与温度有关外,还和材料种类和表面状况有关,而黑体辐射则只与温度有关,故B错,C、D对. 答案ACD 2能正确说明黑体辐射试验规律的是 . 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说明 D.牛顿提出的能量微粒说 解析依据黑体辐射的试验规律,随着温度的上升,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,只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满足的说明,故B正确. 答案B 3对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是 . A.温度 B.材料 C.表面状况D.以上都正确 答案A 4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,则电磁波辐射的能量子ε的值为 . A.hcλB.hλ C.chλD.以上均不正确[来源1ZXXK] 解析由光速、波长的关系可得出光的频率νcλ,从而εhνhcλ,故A选项正确. 答案A 5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[来源1] 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[来源学_科_网Z_X_X_K] 解析因为光的频率不变,光量子的能量不变;再依据折射率ncvλλ可知,光的速度变小,波长变短. 答案D 6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在任何介质中波长都长 解析各种色光在真空中的传播速度都相同;同一介质对不同色光有不同的折射率;色光频率不变;同一色光在不同介质中的波速不同,在不同介质中的波长不同. 答案ABD 7某激光器能放射波长为λ的激光,放射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒放射的光量子数为 . A.λPhcB.hPλc C.cPλhD.λPhc 解析每个光量子的能量εhνhcλ,每秒钟放射的总能量为P,则nPελPhc. 答案A 8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合光 B.在组成太阳光的各单色光中,其能量子最大的光为红光 C.在组成太阳光的各单色光中,其能量子最大的光为紫光 D.组成太阳光的各单色光,其能量子都相同 解析依据棱镜散射试验得太阳光是由各种单色光组成的复色光,故A正确.依据能量子的概念得,光的能量与它的频率有关,而频率又等于光速除以波长,由于红光波长最长,紫光波长最短,可以得出各单色光中能量最强的为紫光,能量最弱的为红光,即B、D错,C正确. 答案AC 9神光Ⅱ装置是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2 400 J、波长λ0.35 μm的紫外激光.已知普朗克常量h6.6310-34Js,则该紫外激光所含光子数为多少 解析紫外线的波长已知,由此可求得紫外线能量子的值,再依据激光放射的总能量为2 400 J,即可求得紫外激光所含光子数.[来源学*科*网Z*X*X*K] 紫外激光能量子的值为 εhcλ6.6310-3431080.3510-6 J5.6810-19 J 则该紫外激光所含光子数 nEε2 4005.6810-194.231021. 答案4.231021 10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. 1假设认为可见光的波长约为0.55 μm,日地间距离R1.51011 m.普朗克常量h6.610-34 Js,估算太阳每秒辐射出的可见光光子数. 2若已知地球的半径为6.4106 m,估算地球接收的太阳光的总功率. 分析设想一个以太阳为球心、以日地距离为半径的大球面积包围着太阳.大球面接收的光子数等于太阳辐射的全部光子数,地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光,地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直.接收太阳光辐射且与太阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆面面积. 解析1太阳向各个方向辐射能量,实质上是以太阳中心为球心的球面对前推动,在地球所在的球面上,太阳每秒辐射出来的总能量E4πR21.4103 J,每个可见光的光子能量εhν,νcλ,εhcλ.设每秒辐射出的可见光的光子数为n,依题意有nhcλE45,nE45λhc43.141.5101121.4103450.5510-66.610-3431084.91044. 2地球接收太阳光的总功率P地Pπr21.43.146.41062 kW≈1.81014 kW. 答案见解析[来源1ZXXK]