5.3 初識量子論 作業一、選擇題（本題包括10小題，每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確，每小題4分，共40分） 1.下列說法中錯誤的是()a.為了克服經典物理學對黑體輻射現象解釋的困難，德國物理學家普朗克提出了能量的量子化假說，解決了黑體輻射的理論困難，揭開了物理學嶄新的一頁b.普朗克還提出了光量子理論，即光在傳播過程中，能量是不連續的，它是數值分立的能量組成的c.物質波理論揭示了物質(包括光和電子)的統 一性d.量子論認為原子處于一系列不連續的能量狀態之中2.以下說法不正確的是()a物體都具有波動性b抖動繩的一端，繩上的波都是物質波c電子的衍射證實了物質波的假設是正確的d物質波是一種概率波 3.關于熱輻射的說法正確的是()a只有熱的物體才輻射電磁波b物體向外輻射電磁波時只能以某一特定波長c冷的物體不能向外輻射電磁波d室溫時物體熱輻射的主要是頻率較低的電磁波4.為了觀察到納米級的微小結構，需要用到分辨率比光學顯微鏡更高的電子顯微鏡下列說法中正確的是()a電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光短，因此不容易發生明顯衍射b電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光長，因此不容易發生明顯衍射c電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光短，因此更容易發生明顯衍射d電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光長，因此更容易發生明顯衍射5.光的雙縫干涉實驗中，在光屏上放上照相底片，并設法減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫，設每個光子從狹縫上通過打在底片上就留下一個點，則下述說法錯誤的是()a.若曝光時間不太長，則在底片上出現一些無規則的點b.若曝光時間足夠長，則底片上出現干涉條紋c.這一實驗表明光具有粒子性d.這一實驗表明光具有波動性6.下列關于光具有波粒二象性的敘述中正確的 是()a光的波動性與機械波、光的粒子性與質點都是等同的b大量光子的效果往往顯示出波動性，個別光子產生的效果往往顯示出粒子性c光既有波動性又有粒子性，是相互矛盾的，是不能統一的d光的頻率越高，波動性越顯著7.某些物質受到光照后能發射熒光，若入射光的波長為0，該物質發射熒光的可能波長為，則()a一定只有=0b一定只有0c一定有0 d一定有08.根據愛因斯坦光子說，光子能量e等于(h為普朗克常量，c、為真空中的光速和波長)()a.hc b.hcc.h d.h9.人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺普朗克常量為6.63 1034 js，光速為3.0108 m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是()a2.31018 wb3.81019 wc7.01010 w d1.21018 w10.關于光的本性，下列說法中正確的是()光子說并沒有否定光的電磁說光電效應現象反映了光的粒子性光的波粒二象性是綜合了牛頓的微粒說和惠更斯的波動說得出來的 大量光子產生的效果往往顯示出粒子性，個別光子產生的效果往往顯示出波動性a bc d二、計算題（本題共3小題，11、12題每小題5分，13題10分，共20分.解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數值計算的題，答案必須明確寫出數值和單位）11.功率為100 w的燈泡所放出的能量有1%在可見光范圍內，它每秒內放出可見光子的數目為多少？(設可見光的平均波長為0.5 m)12能量為2.01012 j的光子的波長是多少納米？ 13.太陽光垂直射到地面上時，1 m2地面接受的太陽光的功率為1.4 kw，其中可見光部分約占45 %.（1)假如認為可見光的波長約為0.55 m，日、地間距離r=1.51011 m普朗克常量h=6.6 10-34 js，估算太陽每秒輻射出的可見光光子為多少？（2）若已知地球的半徑r=6.4106 m，估算地球接收的太陽光的總功率 5.3 初識量子論 參考答案一、選擇題1.b 解析：愛因斯坦提出了光量子理論，即光在傳播過程中能量是不連續的，它是數值分立的能量組成的，所以b選項錯2.b 解析：物質均具有波粒二象性，這一點由電子衍射實驗驗證，同時物質波受波動規律支配，是一種概率波3.b 解析：一切物體都在輻射電磁波，故a錯誤；根據黑體輻射規律可知，物體只能輻射和吸收一定頻率(或波長)的電磁波，故b正確；熱輻射與溫度有關，溫度越高，輻射電磁波的能力越強，故c、d錯誤4.a 解析：為了觀察納米級的微小結構，用光學顯微鏡是不可能的因為可見光的波長數量級是107 m，遠大于納米，會發生明顯的衍射現象，因此不能精確聚焦如果用很高的電壓使電子加速，使它具有很大的速度，其物質波的波長就會很短，衍射的影響就小多了因此本題應選a.5.d 解析：在光的雙縫干涉實驗中，如果短時間曝光，發現光子在底片上呈現不規則分布的點，長時間曝光才形成明暗相間的條紋這說明了光的波動性不同于機械波，也不同于經典意義下的電磁波，而是一種概率波，即表現為光子在空間各點出現的可能性的大小所謂概率大，即出現光子的數目多，也就是干涉、衍射時呈現出明亮的條紋；所謂概率小，即光子出現的數目少，也就是干涉、衍射時呈現出比較暗的條紋6.b 解析：光的波動性與機械波、光的粒子性與質點有本質的區別，a選項錯大量光子顯示波動性，個別光子顯示粒子性，b選項對光是把粒子性和波動性有機結合在一起的矛盾統一體，c選項錯光的頻率越高，粒子性越顯著，d選項錯 7.d 解析：由能量的關系可知發射光能量小于或等于入射光能量，以及光子的能量與頻率或波長的關系 =h=hc，可知選項d正確8.a 解析：由愛因斯坦光子說知，光子的能量e=h，而c=，故e=hc，a項正確9.a 解析：因每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，所以察覺到綠光所接收的最小功率p=et，式中e=6，又=h=hc，可解得p=66.6310-343.010853010-9 w2.31018 w.10.a 解析：光既有粒子性，又有波動性，但這兩種特性并不是牛頓所支持的微粒說和惠更斯提出的波動說的簡單綜合，它體現出的規律不再是宏觀粒子和機械波所表現出的規律，而是自身體現的一種波粒二象性，且大量光子產生的效果往往顯示出波動性，個別光子產生的效果往往顯示出粒子性故選a.二、計算題11.2.51018個解析：依據量子理論，由于已知可見光的平均波長，我們可以首先求取每一個可見光光子的能量，而后計算出燈泡每秒釋放的可見光總能量，兩者之比即為每秒內放出可見光子的數目設燈泡在1 s內所放出的能量為e，則e=pt=1001 j=100 j1 s內所放出能量在可見光范圍內的光子總能量為 e=1001% j=1 j因e=nh=nhc，所以每秒放出的可見光子數為n=ehc=10.510-66.6310-34-3431082.51018(個)12.9.95105 nm解析：由光子的能量公式=h得光子的頻率為：=h，頻率和波長的關系為=c，將代入，得=hc=6.6310-343.01082.010-12 m9.951014 m=9.95105 nm.13.(1)4.91044個(2)1.81017 w解析：(1)設地面上垂直陽光的1 m2面積上每秒鐘接收的可見光光子數為n.則有p45%=nhc.解得n=0.45phc=0.450.5510-61.41036.610-343108=1.751021(個)設想一個以太陽為球心，以日、地距離為半徑的大球面包圍著太陽大球面接受的光子數即等于太陽輻射的全部光子數則所求可見光光子數：n=n4r2