1、高考资源网（ ） 您身 边的高考专 家 版权所 有 高考资源网 - 1 - 能量量 子化 一、单 项选 择题 1下 列叙 述不 正确 的是( C ) A 一切 物体 都在 辐射 电 磁波 B 微观 粒子 的能 量是 量化 的 C 当波 长趋 于零 时， 辐射 可以无 穷大 D 黑体 辐射 与材 料种 类 和表面 状况 无关 2红 光和 紫光 相比( B ) A 红光 光子 的能 量较 大 ，在真 空中 传播 时红 光的 速度较 大 B 红光 光子 的能 量较 小， 在真空 中传 播时 红光 和紫 光的速 度一 样大 C 红光 光子 的能 量较 大， 在真空 中传 播时 红光 的速 度较小 D
2、 红光 光子 的能 量较 小 ，在真 空中 传播 时红 光的 速度较 小 解析：此题 只 需比 较 红光和 紫 光 的区 别 就行 了 ，红光 与 紫 光相 比 ，红 光 波长较 长 、 频率 较低、 光子 能量 较低 ，真 空中所 有光 传播 速度 是一 样的， 正确 答案 为 B. 3 近 年来， 无线 光通 信技 术( 不需 光纤 ， 利 用红 外线 在空间 的定 向传 播来 传递 信息的 通 信 手段) 在局域网、移动通信 等多方面显示出巨大的 应 用前景关于红外线和 光 通信，以下说法 中正确 的是( A ) 光 通 信就 是 将文 字 、数据 、 图 像等 信 息转 换 成光信 号
3、 从 一地 传 向另 一 地的过 程 光 纤 通 信中 的 光信 号 在光 纤中 传 输， 无 线光 通 信的 光信 号 在空 气 中传 输 红外 线 的频 率 比可 见光的 频率 高 红 外光 子的 能 量比 可见 光子 的能 量大 A B C D 解析：无线 光 通信 技 术是光 信 号 在空 气 中直 接 传输各 种 信 息 光 纤通 信 中的光 信 号 是在 光 纤 维中 传 输 不 论哪 种方 式 ，传 输 的都 是 文字 、数 据 、图 象 等信 息 而 红外 线 的频 率 由电 磁波谱 可知 比可 见光 的频 率低， 由能 量子 公 式 可知， 红外 光子 的能 量比 可见光 的
4、光 子 的 能量小 4人 眼对 绿光 最为 敏感 正常人 的眼 睛接 收到 波长 为 530 nm 的 绿光 时， 只 要每秒 有 6 个绿光 的光 子射 入瞳 孔 ， 眼睛就 能察 觉 普 朗克 常 量为 6.63 10 34J s ， 光 速 为 3.0 10 8m/s ， 则人眼 能察 觉到 绿光 时所 接收到 的最 小功 率是( A ) A 2.310 18W B 3.8 10 19W C 7.0 10 10W D 1.2 10 18W 解析： 每秒 有 6 个绿 光的 光子射 入瞳 孔， 所以 察觉 到绿光 所接 收到 的最 小功 率为 P n hc t 6 6.6310 34 3
5、10 8 530 10 9 1W 2.3 10 18W. 高考资源网（ ） 您身 边的高考专 家 版权所 有 高考资源网 - 2 - 二、双 项选 择题 5在 实验 室或 工厂 的高 温 炉子上 开一 小孔 ， 小孔 可 看做黑 体 ，由 小孔 的热 辐 射 特征 ， 就 可以确 定炉 内的 温度 ， 如 图 17 15 所 示， 就是 黑 体的辐 射强 度与 其辐 射光 波长的 关系 图象 ， 则下列 说法 正确 的是( AD ) 图 17 1 5 A T 1 T 2B T 1 T 2 ， 本题正确 选项 为 A 、D. 6 对 一束 太阳 光进 行分 析 ，下列 说法 正确 的是( AC
6、 ) A 太阳 光是 由各 种单 色 光组成 的复 合光 B 组成 太阳 光的 各单 色光 中，能 量最 强的 光为 红光 C 组成 太阳 光的 各单 色光 中，能 量最 强的 光为 紫光 D 组成 太阳 光的 各单 色 光的能 量都 相同 解析 ： 由公式 可以 知道 ， 光 的频 率越 大能 量 越强 组 成太 阳光 的各 单 色光中 ， 紫光 的频率 最大 ，故 其能 量最 强 7 关 于光 的传 播， 下列 说 法正确 的是( AD ) A 各种 色光 在真 空中 传 播速度 相同 ，在 同一 介质 中传播 速度 不同 B 各种 色光 在真 空中 频率 相同， 同一 色光 在不 同介
7、质中频 率不 同 C 同一 色光 在不 同介 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 中的 波 长 长 解析：各种 色 光在 同 种介质 和 真 空中 频 率是 不 一样的 ， 同 种色 光 在不 同 介质中 频 率 是一 样的，B 错； 不同 色光 在 同一介 质中 折射 率是 不同 的，C 错 8 下 列说 法正 确的 是( AC ) A 一切 物体 都在 不停 地 进行热 辐射 B 严冬 季节 里的 物体 不发 生热辐 射 C 红光 的能 量子 比绿 光小 D 黑
8、体 不向 外辐 射能 量 9下 列关 于黑 体辐 射的 说 法正确 的是( CD ) A 随着 温度 的升 高， 各 种波长 的辐 射强 度都 有减 少 B 随着 温度 的升 高， 辐射 强度的 极大 值向 波长 较长 的方向 移动 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 高考资源网（ ） 您身 边的高考专 家 版权所 有 高考资源网 - 3 - D 黑体 能够 完全 吸收 入 射的各 种波 长的 电磁 波 三、非 选择 题 10 对 应于 3.4 10 19J 的 能量子 ， 其 电磁 辐射 的频 率 和波长 各是 多少 ？ 它 是什 么颜色 的 ？ 解：
9、根 据公 式 和 c 得 h 3.410 19 6.63 10 34Hz 5.13 10 14 Hz c 3.010 8 5.1310 14m 5.8510 7 m 513 10 14Hz 属于 黄光 的频率 范围 ，它 是黄 光， 其波长 为 5.85 10 7m. 11 氦 氖激 光器发 射波 长 为 6 328 的 单色 光 试 计 算这种 光的 一个 光子 的能 量为多 少？ 若该激 光器 的发 光功 率 为 18 mW ，则每 秒钟 发射 多 少个光 子？ 解：一 个光 子的 能量 为 hc 6.6310 34 3.0 10 8 6 328 10 10J 3.14 10 19J 激光
10、器 发光 功率 为 18 mW 时，每 秒钟 发射 的光 子数 为 N Pt 1810 3 1 3.1410 19 5.73 10 16 . 12 小 灯泡 的功 率P 1 W ， 设其 发光 向四 周均 匀辐 射， 平 均波 长 10 6m ， 求在距 离d 1.0 10 4m 处 ， 每 秒 钟 落 在 垂 直 于 光线方向上面 S 1 cm 2 上 的 光 电 子 数 是 多 少 ？(h 6.63 10 34J s) 解：每 秒钟 内小 灯泡 发出 的能量 为E Pt 1 J 光子的 能量 hc/ 6.63 10 34 310 8 /10 6J 1.989 10 19J 小灯泡 每秒 钟
11、辐 射的 光子 个数为 nE/ 1 1.989 10 19 510 18距离小 灯 泡d 的 球面 面积 为 S 0 4d 2 4 (1.0 10 4 ) 2m 21.256 10 9m 2 1.256 10 13cm 2所以射 到 1 cm 2 的球面 上 的光子 数 为 n n/S 0 510 18 /1.256 10 13 4 10 5 . 13 一 束红 光从 空气 射入 折射率 为 1.5 的 玻璃 ，则 这束红 光的 能量 将( C ) A 增大 B 减小 C 不变 D 无法 确定 解析 ： 红 光从 空气 射入 玻 璃， 红光 的频 率没 有发 生 改变 ， 由 公 式 可以 知
12、道 ， 这 束红 光的能 量不 会发 生改 变 14 (双选) 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( BC ) A 2.010 15B 3.0 10 15C 2.6 10 15D 1.5 10 15高考资源网（ ） 您身 边的高考专 家 版权所 有 高考资源网 - 4 - 解 析 ： 每 秒 发 出 的 光 子 数 与 发 光 功 率 和 波 长 之 间 的 关 系 为 n Pt hc ， 故 光 子 数 的 范 围 在 2.510 15 3.0 10 15 个之 间
13、 15 阅 读如 下资 料并 回答 问题 自然界 中的 物体 由于 具有 一定的 温度 ， 会不 断向 外 辐射电 磁波 ， 这种 辐射 因 与温度 有关 ， 称 为 热辐 射 ，热 辐 射具 有如 下 特点 ： 辐 射 的能 量中 包 含各 种 波长 的 电磁 波； 物体 温 度越 高 ， 单位 时 间从 物 体表 面单 位 面积 上 辐射 的 能量 越大 ； 在 辐 射的 总 能量 中， 各 种波 长 所占 的 百 分比 不 同 处 于一 定温 度 的物 体 在向 外 辐射 电磁 能 量的 同 时， 也 要吸 收由 其 他物 体 辐射 的 电 磁能 量 ，如 果 它处 在平 衡 状态 ，
14、则能 量 保持 不变 ， 若不 考 虑物 体 表面 性质 对 辐射 与 吸收 的影响 ， 我 们定 义一种 理 想的物 体， 它能 100% 地 吸 收入射 到其 表面 的电 磁辐 射， 这 样的 物体 称 为 黑体 ， 单位 时 间内 从黑 体 表面 单 位面 积 辐射 的电 磁 波的 总 能量 与 黑体 绝对 温 度的 四 次方 成正比 ， 即P 0 4 ，其 中 常量 5.67 10 8W/cm 2 K 4 . 在下面的 问题 中，把 研究 对象都简 单地 看做黑 体 有关数据 及数 学公式 ：太 阳半径 R S 696 000 km ，太 阳表 面温 度T 5 770 K ，火星 半径
15、r 3 395 km ，球 表面 积S 4R 2 ，其中R 为球半 径 (1) 太阳热 辐射 能量 的绝 大 多数集 中在 波长 为 2 10 9 110 4m 范围 内， 求 相应的 频率 范围 (2) 每小时 从太 阳表 面辐 射 的总能 量为 多少 ？ (3) 火星受 到来 自太 阳的 辐 射可认 为垂 直射 到面 积 为 r 2 (r 为火星半 径) 的 圆盘 上 ， 已知 太阳 到火星 的距 离约 为太 阳半 径的 400 倍 ，忽 略其 他天 体及宇 宙空 间的 辐射 ，试 估算火 星的 平 均 温度 解：(1) 由 c/ 得 1 c 1 3.0010 8 210 9Hz 1.5
16、10 17Hz 2 c 2 3.0010 8 110 4Hz 310 12Hz 所以辐 射的 频率 范围 为 3 10 12 1.5 10 17Hz (2) 每小时 从太 阳表 面辐 射 的总能 量为 W 4 2 S T 4 t 代入数 据 得W 43.14 5.6710 8 (6.96 10 8 ) 2 5 770 4 3 600 J 1.38 10 30J (3) 设火星 表面 温度 为T ， 太阳到 火星 距离 为d ， 火 星 单位时 间内 吸收 来自 太阳 的辐射 能量 为 P 入 4R 2 S 4 r 2 4d 2 d400R S所以P 入 4 r 2 /(400) 2火星单 位时 间内 向外 辐射 电磁波 能量 为 P 出 4 2 T 4火星处 在平 衡状 态P 入 P 出 即 4 r 2 /(400) 2 4 2 T 4由此解 得火 星平 均温 度T T/ 800 204 K.
