能量量子化知識點：能量量子化一、熱輻射1．概念：一切物體都在輻射電磁波，且輻射與物體的溫度有關，所以叫熱輻射．2．特點：溫度升高時，熱輻射中波長較短的成分越來越強．3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射．二、能量子1．概念：振動著的帶電微粒的能量只能是某個最小能量值的整數倍，這個最小的能量值ε叫能量子．2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．愛因斯坦光子說：光是由一個個不可分割的能量子組成，能量大小為hν，光的能量子稱作光子．三、能級原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級．原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，光子的能量等于前后兩個能級之差.技巧點撥一、熱輻射能量子1．普朗克的能量子概念(1)能量子：普朗克認為微觀世界中帶電粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍，當帶電粒子輻射或吸收能量時，也只能以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，實驗測得h＝6.63×10－34J·s，ν為電磁波的頻率．(2)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續變化，只能取分立值，這種現象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范圍內取值是不連續的，即相鄰兩個值之間有一定距離．2．愛因斯坦的光子說光不僅在發射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光量子，簡稱光子．頻率為ν的光子的能量為ε＝hν.二、能級1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級．2．原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，光子的能量等于前后兩個能級之差．3．放出的光子的能量是分立的，所以原子的發射光譜是一些分立的亮線．例題精練1．（湘潭模擬）下列說法正確的是（）A．普朗克首先把能量子引入了物理學，打破了“能量連續變化”的傳統觀念 B．用同一回旋加速器分別加速兩種同位素，交流電源的頻率相同 C．在α、β、γ三種射線中，γ射線的電離能力最強 D．兩碰碰車碰撞過程中，它們所受撞擊力的沖量相同【分析】根據物理學史和常識分析普朗克的貢獻。交流電源的周期與粒子圓周運動的周期相等，根據帶電粒子圓周運動的周期公式來分析。分析α、β、γ三種射線的特性。沖量是矢量，有大小和方向。【解答】解：A、普朗克首先把能量子引入物理學，正確破除了“能量連續變化”的傳統觀念，從而使物理學進入量子理論的領域，故A正確；B、交流電源的周期與粒子在磁場中勻速圓周運動的周期相等，即為T＝，同位素的電荷量相同，質量不同，則加速質量大的粒子，交流電源的周期較大，頻率較小，故B錯誤；C、在α、β、γ三種射線中，α射線的電離能力最強，γ射線的穿透能力最強，故C錯誤；D、兩碰碰車碰撞過程中，受到撞擊力的沖量大小相等，方向相反，故D錯誤。故選：A。【點評】此題考查了量子化、回旋加速器、三種射線和沖量的概念等相關知識，解題的關鍵是明確三種射線的特性，哪一種穿透能力強，哪一種電離能力強。隨堂練習1．（新洲區校級一模）以下說法不正確的是（）A．電子束通過鋁箔形成的衍射圖樣證實了實物粒子的波動性 B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關 C．放射性元素的半衰期與原子所處的化學狀態和外部條件無關 D．一個處于n＝4激發態的氫原子向低能級躍遷時，最多可產生6種不同頻率的光子【分析】干涉和衍射是波特有的現象。根據黑體輻射的規律分析。放射性元素的半衰期由原子核本身決定。一個氫原子，不是一群氫原子。【解答】解：A、衍射現象是波特有的現象，電子束通過鋁箔形成的衍射圖樣證實了實物粒子的波動性，故A正確；B、由黑體輻射規律可知，輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，故B正確；C、放射性元素的半衰期由原子核本身決定，與原子所處的化學狀態和外部條件無關，故C正確；D、一個處于n＝4激發態的氫原子向低能級躍遷時，最多可產生3種不同頻率的光子，即4→3，3→2，2→1，故D錯誤。本題選錯誤的，故選：D。【點評】此題考查了原子物理的相關知識，解題的關鍵是明確教材的基本內容，基本概念，注意題干所提供的信息即可求解。綜合練習一．選擇題（共12小題）1．（沙坪壩區校級期中）以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的（）A．物體的長度 B．人的個數 C．物體的動能 D．物體所受的重力【分析】明確量子化的定義：所謂量子化就是指數據是分立的不連續的，即一份一份的。【解答】解：人的個數是“量子化”的；而物體的長度、物體的動能以及物體所受的重力，都不是“量子化”的，故B正確，ACD錯誤。故選：B。【點評】本題考查對量子化的掌握，對于量子化問題高中要求很低，明確量子的意義即可。2．（葫蘆島一模）普朗克在研究黑體輻射的基礎上，提出了量子理論，下列關于描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體符合實驗規律的是（）A． B． C． D．【分析】黑體輻射的實驗規律為：溫度越高，輻射越強，溫度越高，輻射的電磁波的波長越短。由此分析。【解答】解：AC、黑體輻射以電磁輻射的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射越強越大，故A、C錯誤。BD、黑體輻射的波長分布情況隨溫度變化而改變，溫度越高，輻射的電磁波的波長越短，輻射強度的極大值向波長縮短的方向移動，故B錯誤，D正確。故選：D。【點評】要順利解決本題，一定要深刻理解并記牢教材的基本的內容，這是我們學好物理的捷徑。3．（海淀區模擬）首次提出“微觀粒子的能量是量子化的”這一觀念，與下列物理常量相關的是（）A．引力常量G B．普朗克常量h C．靜電力常量k D．阿伏加德羅常數NA【分析】根據物理學史和常識解答，記住著名物理學家的主要貢獻即可。【解答】解：首次提出“微觀粒子的能量是量子化的”這一觀念，是普朗克的出的，并且這一觀念只與普朗克常量h相關。故B正確ACD錯誤。故選：B。【點評】本題考查量子物理部分的物理學史，是常識性問題，對于物理學上重大發現、發明、著名理論要加強記憶，這也是考試內容之一。4．（撫順期末）如圖為黑體輻射的強度與波長的關系圖象，從圖象可以看出，隨著溫度的升高，則（）A．各種波長的輻射強度都有減少 B．只有波長短的輻射強度增加 C．輻射電磁波的波長先增大后減小 D．輻射強度的極大值向波長較短的方向移動【分析】黑體輻射的強度與波長的關系圖象，縱坐標表示輻射強度，橫坐標表示波長，直接由圖象分析即可得出。【解答】解：A、B、C、D、由圖象可以看出，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加，沒有輻射強度減小的，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故ABC錯誤，D正確。故選：D。【點評】通過黑體輻射的強度與波長的關系圖象，考生應牢記兩大特點：①隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加；②隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。5．（商丘期中）以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的（）A．學生的個數 B．物體的質量 C．物體的動量 D．木棒的長度【分析】所謂量子化就是指數據是分立的不連續的，即一份一份的。【解答】解：A、學生的人數的數值只能取正整數，不能取分數或小數，因而是不連續的，是量子化的。故A正確；BCD、物體的質量、物體的動量以及木棒的長度的數值都可以取小數或分數，甚至取無理數也可以，因而是連續的，非量子化的。故BCD錯誤。故選：A。【點評】量子化在高中要求較低，只需明確量子化的定義即可。6．（高安市校級期末）以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的（）A．物體的帶電荷量 B．物體的質量 C．物體的動量 D．學生的溫度【分析】明確量子化的基本內容，知道所謂量子化就是指數據是分立的不連續的，即一份一份的。【解答】解：A、物體的帶電荷量只能是元電荷的整數倍，所以物體的帶電荷量是量子化的。故A正確；B、物體的質量的數值可以取小數或分數，甚至取無理數也可以，因而是連續的，非量子化的。故B錯誤；C、物體的動量的數值可以取小數或分數，甚至取無理數也可以，因而是連續的，非量子化的。故C錯誤；D、學生的溫度的數值的數量也能取分數或小數，因而是連續的，不是量子化的。故D錯誤。故選：A。【點評】本題考查量子化的基本內容，要明確量子化在高中要求較低，只需明確量子化的定義即可。7．（涇陽縣期中）對黑體輻射電磁波的波長分布有影響的是（）A．溫度 B．材料 C．表面狀況 D．質量【分析】黑體輻射的強度與溫度有關，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．【解答】解：一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關，還與材料的種類及表面情況有關；但黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。故A正確，B、C、D錯誤；故選：A。【點評】考查黑體輻射，黑體輻射為能量量子化奠定基礎，本題難度不大，關鍵要牢記基本概念和基本規律，并能熟練運用．8．（河北期末）下列宏觀概念中，哪些是“量子化”的（）A．物體的長度 B．物體所受的重力 C．物體的動能 D．人的個數【分析】量子一詞來自拉丁語quantus，意為“多少”，代表“相當數量的某事”。在物理學中常用到量子的概念，量子是一個不可分割的基本個體。例如，一個“光的量子”是光的單位。而量子力學、量子光學等等更成為不同的專業研究領域。其基本概念是所有的有形性質也許是“可量子化的“。“量子化“指其物理量的數值會是一些特定的數值，而不是任意值。【解答】解：人數的數值只能取正整數，不能取分數或小數，因而是不連續的，是量子化的。其它三個物理量的數值都可以取小數或分數，甚至取無理數也可以，因而是連續的，非量子化的。故只有D正確；故選：D。【點評】量子化在高中要求較低，只需明確量子化的定義，知道“量子化“指其物理量的數值會是一些特定的數值即可。9．（撫州期末）下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體輻射規律的是（）A． B． C． D．【分析】要理解黑體輻射的規律：溫度越高，輻射越強越大，溫度越高，輻射的電磁波的波長越短。【解答】解：BD、黑體輻射以電磁輻射的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射越強越大，故B、D錯誤。AC、黑體輻射的波長分布情況也隨溫度而變，如溫度較低時，主要以不可見的紅外光進行輻射，在500℃以至更高的溫度時，則順次發射可見光以至紫外輻射。即溫度越高，輻射的電磁波的波長越短，故C錯誤，A正確。故選：A。【點評】順利解決本題，一定要熟練記憶課本知識深刻理解教材的基本的內容，這是我們學好物理的捷徑。10．（芮城縣校級期末）下列宏觀概念是“量子化”的是（）A．物體的質量 B．木棒的長度 C．花生米的粒數 D．物體的動能【分析】量子一詞來自拉丁語quantus，意為“多少”，代表“相當數量的某事”．在物理學中常用到量子的概念，量子是一個不可分割的基本個體．例如，一個“光的量子”是光的單位．而量子力學、量子光學等等更成為不同的專業研究領域．其基本概念是所有的有形性質也許是“可量子化的“．“量子化“指其物理量的數值會是一些特定的數值，而不是任意值．【解答】解：花生米的個數的數值只能取正整數，不能取分數或小數，因而是不連續的，是量子化的。物體的質量、木棒的長度以及物體的動能這三個物理量的數值都可以取小數或分數，甚至取無理數也可以，因而是連續的，非量子化的。故ABD錯誤，C正確故選：C。【點評】量子化在高中要求較低，只需明確量子化的定義，知道“量子化“指其物理量的數值會是一些特定的數值即可．11．（金牛區校級月考）下列說法中不正確的是（）A．普朗克曾經大膽假設：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍，這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子 B．由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要輻射一定頻率的光子，同時電子的動能減小，電勢能增大 C．α粒子散射實驗中少數α粒子發生了較大偏轉，這是盧瑟福猜想原子核式結構模型的主要依據之一 D．在光電效應實驗中，用同種頻率的光照射不同的金屬表面，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ek越大，則這種金屬的逸出功W0越小【分析】普朗克首先提出了能量量子化的概念；根據玻爾理論分析氫原子中動能的變化以及氫原子電勢能的變化；湯姆遜在發現電子后提出了棗糕式原子模型，盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎上提出了原子核式結構模型；根據光電效應方程分析光電效應的現象。【解答】解：A、為解釋黑體輻射現象，普朗克曾經大膽假設：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍，這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子，即能量的量子化，故A正確；B、由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要輻射一定頻率的光子，同時半徑減小，電場力做正功，電勢能減小；由庫侖力提供向心力得：可知電子的動能增大，故B錯誤；C、當α粒子穿過原子時，電子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核，離核遠則α粒子受到的庫侖斥力很小，運動方向改變小，只有當α粒子與核十分接近時，才會受到很大庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機會就很少，因此只有少數α粒子發生較大偏轉，盧瑟福正是對這些現象的認真研究提出了原子核式結構模型，故C正確；D、根據光電效應方程：Ekm＝hγ﹣W0，可知在光電效應實驗中，用同種頻率的光照射不同的金屬表面，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ek越大，則這種金屬的逸出功W0越小，故D正確。本題選擇不正確的，故選：B。【點評】該題考查物理學史以及玻爾理論、光電效應，解決本題的關鍵熟悉物理學史，知道盧瑟福提出原子的核式結構模型。對于物理學史知識比較簡單，只要我們經常看課本，了解記憶這些基礎知識即可順利解決，所以不能忽視課本。12．（宜昌校級期中）下列宏觀概念中，是量子化的有（）A．物體的質量 B．彈簧振子的能量 C．汽車的個數 D．衛星繞地球運行的軌道【分析】量子一詞來自拉丁語quantus，意為“多少”，代表“相當數量的某事”．在物理學中常用到量子的概念，量子是一個不可分割的基本個體．例如，一個“光的量子”是光的單位．而量子力學、量子光學等等更成為不同的專業研究領域．其基本概念是所有的有形性質也許是“可量子化的“．“量子化“指其物理量的數值會是一些特定的數值，而不是任意值．【解答】解：汽車的個數的數值只能取正整數，不能取分數或小數，因而是不連續的，是量子化的。其它三個物理量的數值都可以取小數或分數，甚至取無理數也可以，因而是連續的，非量子化的。故選：C。【點評】量子化在高中要求較低，只需明確量子化的定義，知道“量子化“指其物理量的數值會是一些特定的數值即可．二．多選題（共1小題）13．（山西一模）我國利用“墨子號”量子通信衛星在國際上率先實現了高速星地量子通信，初步構成量子通信網絡。關于量子理論，下列說法正確的是（）A．量子論是普朗克首先提出的，光量子理論則是愛因斯坦首先提出的 B．光的強度越大，則光子的能量也就越大 C．三種放射線α、β、γ，基本質上都是高能光子 D．大量氫原子從高能級向低能級躍遷時，只能發射某些特定頻率的光子【分析】普朗克提出了量子論，愛因斯坦提出了光子說；光的強度決定單位時間內照在單位面積上光子的個數和光子的能量；γ射線是光子流；大量氫原子在級躍遷時，發射或吸收光子的頻率由相應的兩個能級差決定。【解答】解：A、普朗克提出了量子論，愛因斯坦提出了光子說。故A正確；B、光強是單位時間內照在單位面積上的光的能量，其大小決定于單位時間內照在單位面積上光的個數和光子能量，所以光的強度越大，則光子的能量不一定越大。故B錯誤；C、三種放射線α、β、γ中，α射線是氦核流，β射線是電子流，只有γ射線才是光子流。故C錯誤；D、大量氫原子從高能級向低能級躍遷時，根據公式hγ＝Em﹣En可知，輻射光的頻率大小由能級差決定，只能發射某些特定頻率的光子，種類可用公式計算得出。故D正確。故選：AD。【點評】本題考查的知識點是：量子化和光子說的提出、決定光子能量的因數、射線的性質和躍遷理論，要在平時學習過程中及時積累、總結和記憶。三．填空題（共6小題）14．（江蘇二模）我國自行研制的一種大型激光器，能發出頻率為ν、功率為P的高純度和高亮度激光，當該激光垂直照射到某純黑物體表面時能被完全吸收。已知真空中光速為c，普朗克恒量為h，則該激光發出的光子的動量為，純黑物體受到該激光的壓力為。【分析】根據光子的動量與能量的關系求出光子的動量；根據動量定理求出純黑物體受到該激光的壓力。【解答】解：光子的頻率為ν，則光子的動量：p＝激光器的功率為P，則單位時間內發射光子的個數：n＝設純黑物體受到該激光的壓力為F，則t時間內：﹣Ft＝0﹣ntp聯立可得：F＝故答案為：，【點評】解決本題的關鍵掌握光子的動量與能量的關系，知道光子波長與頻率的關系，中檔題。15．（西秀區校級期末）普朗克提出量子假說，認為物質輻射或吸收能量是一份一份不連續的，每一份能量ε＝hv；愛因斯坦在量子假說的基礎上提出光子說。【分析】根據普朗克的量子理論與愛因斯坦的光子說分析答題．【解答】解：黑體輻射的規律不能用經典電磁學理論來解釋，1900年德國物理學家普朗克認為能量是由一份一份不可分割最小能量值組成，每一份稱為能量子?＝hv，1905年愛因斯坦從中得到啟發，提出了光子說的觀點，認為光子是組成光的最小能量單位，光子的能量表達式為hν，愛因斯坦根據光子說成功解釋了光電現象中有關極限頻率、最大初動能等規律，提出了著名的愛因斯坦光電效應方程，并因此獲得諾貝爾物理學獎．故答案為：普朗克，hν，愛因斯坦【點評】該題考查人們對光的本性的認識過程中的幾個物理史實的了解，屬于記憶性的知識點，多加積累即可．16．（海安縣校級期末）黑體輻射的規律如圖所示，從中可以看出，隨著溫度的降低，各種波長的輻射強度都有減少（填“增加”、“減少”“不變”），輻射強度的極大值向波長較長（填“較長”、“較短”）的方向移動．【分析】本題考查的是讀圖能力，由圖可得出波長與輻射強度及溫度之間的關系．【解答】解：由圖可知，隨溫度的降低，相同波長的光輻射強度都會減小；同時最大輻射強度向右側移動，即向波長較長的方向移動；故答案為：減少；較長．【點評】本題看起來考查較為高深的內容，但其實考查的是學生讀圖的能力，只要認真分析是較為容易的找出答案的．17．能量的量子化在微觀世界中微觀粒子的能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的。這種現象叫能量的量子化。【分析】為了解釋黑體輻射規律，普朗克提出電磁輻射的能量的量子化。【解答】解：為了解釋黑體輻射規律，普朗克提出電磁輻射的能量的量子化，根據普朗克的假設，微觀粒子的能量時量子化的，或說微觀粒子的能量時分立的，成為能量的量子化；故答案為：量子化，分立；【點評】考查黑體輻射實驗規律的應用，理解經典理論與能量微粒說的內容。18．能量子大小ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量。h＝6.626×10﹣34J?s（一般取h＝6.63×10﹣34J?s）。【分析】普朗克認為微觀粒子的能量是量子化的，粒子的能量時某一個最小能量值的整數倍，最小的能量值?＝hv。【解答】解：能量子大小ε＝hν，h為普朗克常量，大小為6.626×10﹣34J?s；故答案為：普朗克，6.626×10﹣34；【點評】考查了物理學史，解題關鍵是要整理出各著名物理學家的貢獻，并加強記憶，同時深刻并準確地理解物理學家貢獻的具體內容。19．蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發現老鼠的．假設老鼠的體溫為37℃，它發出的最強的熱輻射的波長為λm，根據熱輻射理論，λm與輻射源的絕對溫度T的關系近似為λm?T＝2.90×10﹣3m?K．那么：（1）老鼠發出最強的熱輻射的波長約為9.4×10﹣6m．（2）老鼠發出的這種最強的熱輻射每份能量子（光子）的能量是2.11×10﹣20J．【分析】根據題目給出的公式計算波長即可；根據公式E＝h計算極端光子的能量．【解答】解：由題意λm?T＝2.90×10﹣3m?K則λm＝＝9.4×10﹣6m根據公式：E＝h＝6.62×10﹣34×＝2.11×10﹣20J故答案為：（1）9.4×10﹣6，（2）2.11×10﹣20．【點評】本題主要考查波長、波速及頻率的關系，及信息的篩選能力．四．解答題（共4小題）20．（2011春?蒙自縣校級期末）我們周圍的一切物體都在向外輻射電磁波、這種輻射與物體的溫度有關，物理學家通過實驗研究黑體的輻射，得到了如圖所示的輻射強度﹣﹣波長的關系圖象，你通過分析該圖得到的正確結論是：溫度升高，黑體的輻射增強，波長變短，頻率增大。【分析】黑體的輻射不僅與溫度有關，還與波長及頻率有關。【解答】解：黑體的輻射是指由理想放射物放射出來的輻射，在特定溫度及特定波長放射最大量之輻射。同時，黑體是可以吸收所有入射輻射的物體，不會反射任何輻射，故黑體是絕對黑色的由圖象可知，當波長變短，頻率增大，而溫度升高時，黑體的輻射增強。故答案為：溫度升高，黑體的輻射增強，波長變短，頻率增大。【點評】一般物體輻射僅與溫度有關，而黑體輻射除與溫度外，還與頻率及波長有關。21．（亭湖區校級一模）下列說法正確的是AC。A、黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關B、普朗克提出了物質波的概念，認為一切物體都具有波粒二象性。C、玻爾理論的假設之一是原子能量的量子化D、氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子的運動加速度減小。【分析】黑體輻射隨著波長越短溫度越高輻射越強；德布羅意提出物質波，認為一切物體均有波粒二象性；玻爾原子模型提出能量量子化；原子向外輻射光子后，能量減小，加速度增大。【解答】解：A、黑體輻射隨著波長越短溫度越高則輻射越強，所以黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，故A正確；B、德布羅意提出物質波，認為一切物體均有