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第5章　第3节　初识电磁波及其应用　第4节　初识光量子与量子世界
选择题1～12题，每小题7分，共84分。
基础对点练
题组一　电磁波的产生及其应用
1.关于电磁波，下列说法中正确的是(　　)
变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
2.关于电磁波的应用，下列说法正确的是(　　)
电磁波在真空中的速度为c＝3.00×108m/s
在电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率大
只有高温的物体才能发射红外线
手机只能接收电磁波，不能发射电磁波
3.如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波(　　)
A B
C D
4.(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度方向、磁感应强度方向均垂直
利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
题组二　光量子与量子世界
5.下列宏观概念中，是量子化的有(　　)
物质的质量
机械能
汽车的个数
卫星绕地球运行的轨道
6.(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是(　　)
以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
吸收的能量可以是连续的
辐射和吸收的能量是量子化的
7.(多选)关于对能量子的认识，下列说法正确的是(　　)
振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε
带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍
能量子与电磁波的频率成正比
这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
综合提升练
8.我国高铁技术、北斗卫星导航系统和5G通信技术，目前处于世界领先水平。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低时延、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波(　　)
波长更长
能量子的能量更小
能量子的能量更大
真空中传播速度更快
9.(多选)2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400 km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
电磁波频率越低，其能量子的能量越小
只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s
赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论
10.(多选)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(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(　　)
2.0×1015 3.0×1015
2.6×1015 1.5×1015
11.某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器t时间内发射的光子数为(　　)
λPhct
12.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，若要能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为(　　)
1个 3个
30个 300个
13.(16分)科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁。按照有关规定，人体所受到的电磁辐射强度(即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量)不得超过某一规定值Ie。已知某无线通信设备发射电磁波的功率为P，设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波，且电磁波在传播过程中无能量损失。由数学知识可知，球面的面积S＝4πr2(式中r为球半径)，球半径与球面总是垂直的。根据上述资料，可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为多少时，人体所受的电磁辐射强度才不会超过规定值？
第3节　初识电磁波及其应用
第4节　初识光量子与量子世界
1.B　[根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场一定在周围空间产生恒定磁场，选项A错误；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，B正确；电磁波可以在真空中传播，C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同，等于光速，D错误。]
2.A　[电磁波在真空中的速度为c＝3.00×108m/s，故A正确；电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率小，故B错误；一切物体均发射红外线，故C错误；手机既接收电磁波，又发射电磁波，故D错误。]
3.B　[根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，故B、C、D都可以产生磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，故只有B可以产生电磁波，故B正确，A、C、D错误。]
4.ABC　[电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，故A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，由近及远的传播形成电磁波，故B正确；电磁波在每一处的电场方向和磁场方向总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确；利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D错误。]
5.C　[汽车的个数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的；其他三个物理量的数值都可以取小数或分数，因而是连续的，非量子化的，故C正确，A、B、D错误。]
6.ABD　[带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故A、B、D正确，C错误。]
7.BC　[由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；由最小能量值ε＝hν知，C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。]
8.C　[由题知，与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”的特点，已知电磁波的波长与频率的关系为λ＝，由此可知频率越高、波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；已知能量子的能量为ε＝hν，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，B错误，C正确；真空中电磁波的传播速度与光速相等，均为c＝3×108 m/s，D错误。]
9.AD　[电磁波的能量子的能量为ε＝hν，则电磁波频率越低，其能量子的能量越小，故A正确；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀变化的磁场或电场，其周围产生电磁波，故B错误；电磁波在真空中或空气中传播的速度v＝3.0×108m/s，空间站到地球表面的距离s＝4×105m，电磁波从空间站传播到地面的时间为t＝＝s＝0.001 3 s，故C错误；麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证明了电磁波的存在，故D正确。]
10.BC　[每秒内该光源发光的能量E光源＝Pt＝1×10－3 J，而波长为λ的光子的能量为ε＝hν＝，则每秒钟发射的光子数为n＝＝，代入数值得2.5×1015≤n≤3.0×1015，故B、C正确。]
11.A　[每个光子的能量ε＝hν＝，t时间内发光的总能量为Pt，则n＝＝，故A正确。]
12.B　[每个光子的能量为ε＝h，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E为10－18 J，若要能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为n＝＝＝个＝3个，故B正确。]
13.
解析　设人到发射电磁波处的距离为r，以发射电磁波处为球心、以r为半径作一球面，若球面上电磁波的辐射强度为Ie
则4πr2Ie＝P，所以r＝
即人离波源的距离至少为才不会超过规定值。第3节　初识电磁波及其应用
第4节　初识光量子与量子世界
学习目标　1.了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点。2.知道电磁场在空间传播形成电磁波。了解电磁波的特性。3.了解爱因斯坦光的量子论基本观点。4.了解普朗克的量子理论。
知识点一　电磁波的产生及其应用
演示实验：装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，有感应电流使灯泡发光。
分析上面的线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.电磁波的产生
（1）英国物理学家麦克斯韦提出：变化的　　　　在周围空间激发出一种电场，变化的　　　　也能够产生磁场。
（2）周期性变化的　　　　周围会产生周期性变化的电场，周期性变化的　　　　周围也会产生周期性变化的磁场。变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的，不可分割的　　　　。
（3）在空间交替变化的电磁场传播出去就形成了　　　　。　　　　通过实验证实了电磁波的存在。
（4）电磁波特点：①横波；②传播速度与光速相同。
2.电磁波的应用
（1）无线电波：无线电波用于通讯和广播。如手机、卫星通讯等。
（2）红外线：红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。主要用于加热、遥测等。
（3）紫外线：人眼看不到的比紫光波长更短的电磁波。主要应用：日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等。
（4）X射线和γ射线：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线。主要应用：探测、治疗等。
（5）雷达的原理及特点
①利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。
②一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置（显示器）、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。
3.电磁污染及防护
（1）电磁污染又称　　　　污染或　　　　　　污染。
（2）电磁辐射的防护。从物理学的角度看，可以从　　　　　　、　　　　　　　　及受辐射的人这三个方面进行防护。
【思考】 变化的磁场一定能产生电磁波吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是（　　）
A.麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
B.在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速
C.空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波
D.把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练1 雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统，海豚也具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统。海豚的定位、雷达的定位分别利用了自身发射的 （　　）
A.电磁波　次声波 B.红外线　光线
C.次声波　红外线 D.超声波　电磁波
知识点二　初识光量子与量子世界
1.光的量子化
（1）光的微粒学说和光的波动学说。光的微粒学说可以解释　　　　　　、　　　　　　等；光的波动学说可解释光的　　　　、　　　　、　　　　等现象。
（2）爱因斯坦在解释光电效应时提出了光量子假说，认为光的发射、传播和接收都是以一份份　　　　的形式进行的。后来光量子被正式命名为　　　　。
（3）光既具有波动特性，又具有粒子特性，即具有　　　　　　。
2.初识量子世界：量子假说认为，物质辐射（或吸收）的能量E只能是某一最小能量单位的　　　　，即E＝nε（n＝1，2，3，…）。一份能量就是一个　　　　，　　　　的能量ε与频率ν成正比，即　　　　，ν是电磁波的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，其值为h＝6.626 176×10－34 J·s。
3.能量的量子化
一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，那么该物理量是量子化的，并把这个最小的基本单位称为量子。
例2 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2 400 J、频率ν＝8.57×1014Hz的紫外激光。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练2 （多选）下列说法正确的是（　　）
A.微观粒子的能量变化是跳跃式的
B.能量子的能量与电磁波的频率成正比
C.红光的能量子的能量比绿光大
D.电磁波频率越高，其能量子的能量越小
随堂对点自测
1.（麦克斯韦电磁理论）根据麦克斯韦电磁理论，以下说法正确的是（　　）
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C.稳定的电流不产生磁场
D.周期性变化的电场一定产生同频率变化的磁场
2.（电磁波的应用）为了体现高考的公平、公正，高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，该扫描速度可以在手机接收信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象。由以上信息可知 （　　）
A.由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B.电磁波必须在介质中才能传播
C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
3.（能量量子化）关于能量量子化，下列说法正确的是（　　）
A.量子化假说最早是由爱因斯坦提出来的
B.微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C.电磁波的频率越低，其能量子的能量越大
D.能量量子化假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
第3节　初识电磁波及其应用
第4节　初识光量子与量子世界
知识点一
导学
提示　有。麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，这是一种客观存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
知识梳理
1.(1)磁场　电场　(2)磁场　电场　电磁场　(3)电磁波　赫兹　3.(1)电磁波　射频辐射　(2)电磁波源　电磁波的传播途径
[思考]
提示　不一定。均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，恒定的电场则不能产生磁场，故无法产生电磁波。
例1 C　[麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，B错误；只有周期性变化的电场才能形成电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，C正确；电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，D错误。]
训练1 D　[海豚能发射超声波，它是一种频率高于2×104Hz的声波，它的波长非常短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波和广播传播得远。海豚就是靠自身发出的超声波的回声，在混浊的水里准确确定远处被捕食者的位置而猛冲过去吞食的，同理也能避开敌害。雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波来定位的。故D正确。]
知识点二
1.(1)光的反射　光的颜色　干涉　衍射　偏振　(2)光子　光子　(3)波粒二象性　2.整数倍　能量子　能量子　ε＝hν
例2 4.22×1021(个)
解析　紫外激光的频率已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为2 400 J，即可求得紫外激光所含光子数。紫外激光能量子的值为ε0＝hν＝6.63×10－34×8.57×1014 J＝5.681 91×10－19 J
则该紫外激光所含光子数
n＝＝＝4.22×1021个。
训练2 AB　[由于微观粒子能量是量子化的，微观粒子的能量变化是跳跃式的，故A正确；由能量子的能量ε＝hν可知，能量子的能量与电磁波的频率成正比，故B正确；红光的频率比绿光小，由ε＝hν可知，红光的能量子的能量比绿光小，故C错误；电磁波频率越高，能量子的能量越大，故D错误。]
随堂对点自测
1.D　[变化的电场一定产生磁场，但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，A、B错误；稳定的电流可以产生稳定的磁场，C错误；周期性变化的电场一定产生同频率变化的磁场，这样才能产生电磁波，D正确。]
2.D　[电磁波在空间的存在，不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错误；电磁波可以在真空中传播，B错误；由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错误，D正确。]
3.B　[量子化假说最早是由普朗克提出的，故A错误；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；根据ε＝hν可知，电磁波的频率越低，其能量子的能量越小，故C错误；能量量子化假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，而它的观点是正确的，故D错误。](共39张PPT)
第3节　初识电磁波及其应用
第5章　初识电磁场与电磁波
第4节　初识光量子与量子世界
1.了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点。
2.知道电磁场在空间传播形成电磁波。了解电磁波的特性。3.了解爱因斯坦光的量子论基本观点。
4.了解普朗克的量子理论。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　初识光量子与量子世界
知识点一　电磁波的产生及其应用
知识点一　电磁波的产生及其应用
演示实验：装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，有感应电流使灯泡发光。
分析上面的线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？
提示　有。麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，这是一种客观存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
1.电磁波的产生
(1)英国物理学家麦克斯韦提出：变化的______在周围空间激发出一种电场，变化的______也能够产生磁场。
(2)周期性变化的______周围会产生周期性变化的电场，周期性变化的______周围也会产生周期性变化的磁场。变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的，不可分割的________。
(3)在空间交替变化的电磁场传播出去就形成了________。______通过实验证实了电磁波的存在。
(4)电磁波特点：①横波；②传播速度与光速相同。
磁场
电场
磁场
电场
电磁场
电磁波
赫兹
2.电磁波的应用
(1)无线电波：无线电波用于通讯和广播。如手机、卫星通讯等。
(2)红外线：红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。主要用于加热、遥测等。
(3)紫外线：人眼看不到的比紫光波长更短的电磁波。主要应用：日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等。
(4)X射线和γ射线：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线。主要应用：探测、治疗等。
(5)雷达的原理及特点
①利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。
②一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。
3.电磁污染及防护
(1)电磁污染又称________污染或__________污染。
(2)电磁辐射的防护。从物理学的角度看，可以从__________、__________________及受辐射的人这三个方面进行防护。
电磁波
射频辐射
电磁波源
电磁波的传播途径
【思考】 变化的磁场一定能产生电磁波吗？
提示　不一定。均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，恒定的电场则不能产生磁场，故无法产生电磁波。
C
例1 现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是(　　)
A.麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
B.在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速
C.空间有变化的电场(或磁场)存在，不一定能形成电磁波
D.把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
解析　麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，B错误；只有周期性变化的电场才能形成电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，C正确；电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，D错误。
D
训练1 雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统，海豚也具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统。海豚的定位、雷达的定位分别利用了自身发射的 (　　)
A.电磁波　次声波 B.红外线　光线
C.次声波　红外线 D.超声波　电磁波
解析　海豚能发射超声波，它是一种频率高于2×104Hz的声波，它的波长非常短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波和广播传播得远。海豚就是靠自身发出的超声波的回声，在混浊的水里准确确定远处被捕食者的位置而猛冲过去吞食的，同理也能避开敌害。雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波来定位的。故D正确。
知识点二　初识光量子与量子世界
1.光的量子化
(1)光的微粒学说和光的波动学说。光的微粒学说可以解释__________、__________等；光的波动学说可解释光的______、______、______等现象。
(2)爱因斯坦在解释光电效应时提出了光量子假说，认为光的发射、传播和接收都是以一份份______的形式进行的。后来光量子被正式命名为______。
(3)光既具有波动特性，又具有粒子特性，即具有____________。
光的反射
光的颜色
干涉
衍射
偏振
光子
光子
波粒二象性
2.初识量子世界：量子假说认为，物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的________，即E＝nε(n＝1，2，3，…)。一份能量就是一个________，________的能量ε与频率ν成正比，即__________，ν是电磁波的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，其值为h＝6.626 176×10－34 J·s。
整数倍
能量子
能量子
ε＝hν
3.能量的量子化
一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，那么该物理量是量子化的，并把这个最小的基本单位称为量子。
例2 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2 400 J、频率ν＝8.57×1014Hz的紫外激光。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？
答案　4.22×1021(个)
解析　紫外激光的频率已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为2 400 J，即可求得紫外激光所含光子数。紫外激光能量子的值为ε0＝hν＝6.63×10－34×8.57×1014 J＝5.681 91×10－19 J
AB
训练2 (多选)下列说法正确的是(　　)
A.微观粒子的能量变化是跳跃式的
B.能量子的能量与电磁波的频率成正比
C.红光的能量子的能量比绿光大
D.电磁波频率越高，其能量子的能量越小
解析　由于微观粒子能量是量子化的，微观粒子的能量变化是跳跃式的，故A正确；由能量子的能量ε＝hν可知，能量子的能量与电磁波的频率成正比，故B正确；红光的频率比绿光小，由ε＝hν可知，红光的能量子的能量比绿光小，故C错误；电磁波频率越高，能量子的能量越大，故D错误。
随堂对点自测
2
D
1.(麦克斯韦电磁理论)根据麦克斯韦电磁理论，以下说法正确的是(　　)
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C.稳定的电流不产生磁场
D.周期性变化的电场一定产生同频率变化的磁场
解析　变化的电场一定产生磁场，但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，A、B错误；稳定的电流可以产生稳定的磁场，C错误；周期性变化的电场一定产生同频率变化的磁场，这样才能产生电磁波，D正确。
D
2.(电磁波的应用)为了体现高考的公平、公正，高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，该扫描速度可以在手机接收信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象。由以上信息可知 (　　)
A.由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B.电磁波必须在介质中才能传播
C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
解析　电磁波在空间的存在，不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错误；电磁波可以在真空中传播，B错误；由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错误，D正确。
B
3.(能量量子化)关于能量量子化，下列说法正确的是(　　)
A.量子化假说最早是由爱因斯坦提出来的
B.微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C.电磁波的频率越低，其能量子的能量越大
D.能量量子化假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
解析　量子化假说最早是由普朗克提出的，故A错误；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；根据ε＝hν可知，电磁波的频率越低，其能量子的能量越小，故C错误；能量量子化假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，而它的观点是正确的，故D错误。
课后巩固训练
3
B
题组一　电磁波的产生及其应用
1.关于电磁波，下列说法中正确的是(　　)
A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
基础对点练
解析　根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场一定在周围空间产生恒定磁场，选项A错误；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，B正确；电磁波可以在真空中传播，C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同，等于光速，D错误。
A
2.关于电磁波的应用，下列说法正确的是(　　)
A.电磁波在真空中的速度为c＝3.00×108m/s
B.在电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率大
C.只有高温的物体才能发射红外线
D.手机只能接收电磁波，不能发射电磁波
解析　电磁波在真空中的速度为c＝3.00×108m/s，故A正确；电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率小，故B错误；一切物体均发射红外线，故C错误；手机既接收电磁波，又发射电磁波，故D错误。
B
3.如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波(　　)
解析　根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，故B、C、D都可以产生磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，故只有B可以产生电磁波，故B正确，A、C、D错误。
ABC
4.(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　 　)
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度方向、磁感应强度方向均垂直
D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
解析　电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，故A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，由近及远的传播形成电磁波，故B正确；电磁波在每一处的电场方向和磁场方向总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确；利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D错误。
C
题组二　光量子与量子世界
5.下列宏观概念中，是量子化的有(　　)
A.物质的质量 B.机械能
C.汽车的个数 D.卫星绕地球运行的轨道
解析　汽车的个数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的；其他三个物理量的数值都可以取小数或分数，因而是连续的，非量子化的，故C正确，A、B、D错误。
ABD
6.(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是(　 　)
A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C.吸收的能量可以是连续的
D.辐射和吸收的能量是量子化的
解析　带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故A、B、D正确，C错误。
BC
7.(多选)关于对能量子的认识，下列说法正确的是(　　)
A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε
B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍
C.能量子与电磁波的频率成正比
D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
解析　由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；由最小能量值ε＝hν知，C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。
C
8.我国高铁技术、北斗卫星导航系统和5G通信技术，目前处于世界领先水平。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低时延、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波(　　)
A.波长更长 B.能量子的能量更小
C.能量子的能量更大 D.真空中传播速度更快
综合提升练
AD
9.(多选)2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400 km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A.电磁波频率越低，其能量子的能量越小
B.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C.汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s
D.赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论
BC
10.(多选)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(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(　　)
A.2.0×1015 B.3.0×1015
C.2.6×1015 D.1.5×1015
A
11.某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器t时间内发射的光子数为(　　)
B
12.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，若要能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为(　　)
A.1个 B.3个
C.30个 D.300个
13.科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁。按照有关规定，人体所受到的电磁辐射强度(即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量)不得超过某一规定值Ie。已知某无线通信设备发射电磁波的功率为P，设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波，且电磁波在传播过程中无能量损失。由数学知识可知，球面的面积S＝4πr2(式中r为球半径)，球半径与球面总是垂直的。根据上述资料，可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为多少时，人体所受的电磁辐射强度才不会超过规定值？
解析　设人到发射电磁波处的距离为r，以发射电磁波处为球心、以r为半径作一球面，若球面上电磁波的辐射强度为Ie

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