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物理　必修 第三册 RJ
5．能量量子化
1．了解热辐射的概念和特点，了解黑体的概念及黑体辐射的特点。2.了解能量子的概念及其提出的科学过程，了解光子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征，了解量子力学的建立。
任务1　热辐射与黑体
问题1：如图1所示，在火炉旁会有什么感觉？这表明什么？
提示：会感到温暖、明亮，且温度越高越暖和、越明亮。这表明火炉在向外辐射光和热量。
问题2：把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，如图2所示。这又表明什么？
提示：铁块的颜色随温度升高逐渐变化，表明辐射强度按波长的分布随温度变化。
1．热辐射
(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。
(2)特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
拓展：物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。
2．黑体
(1)定义：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。
易错警示：要区分辐射和反射。
除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的不发光物体的颜色就是反射光所致。黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。
(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。
1．判一判
(1)黑体就是黑色的物体。(　　)
(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。(　　)
提示：(1)×　(2)√
2．想一想
热辐射在高温下才能发生吗？
提示：任何温度的物体都能发生热辐射，只是辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
例1　(多选)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情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
[解析]　根据热辐射的定义，A正确；一般物体辐射电磁波的情况不只与温度有关，而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，故B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确。
[答案]　ACD
一般物体与黑体的比较 热辐射特点吸收、反射 电磁波的特点一般 物体辐射电磁波的强度按波长的分布情况与物体的温度有关既吸收又反射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与黑体的温度有关完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射
[跟进训练]　关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　　)
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．温度越高，物体辐射的电磁波中波长较短的成分越强
C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关
D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
答案：B
解析：一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波中波长较短的成分越强，对于一般材料的物体，辐射强度按波长的分布除与物体的温度有关外，还与其他因素有关，B正确，A、C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误。
任务2　能量子
1．定义：普朗克假设，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，其值为h＝6.63×10－34J·s。
3．能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。
4．光子：爱因斯坦认为电磁场本身就是不连续的，也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被叫作光子。
判一判
(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。(　　)
(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。(　　)
提示：(1)√　(2)√
能量子理论在微观与宏观世界的联系与区别
由于ε＝hν极微小，所以在宏观尺度内研究物体的能量时，我们可以认为物体的能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子的能量时，能量量子化(ε＝hν)不可忽略，即必须考虑能量量子化。
例2　我国在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。下列关于能量子的说法正确的是(　　)
A．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的
B．能量子表示微观世界的不连续性观念
C．电磁波波长越长，其能量子的能量越大
D．能量子是类似于原子的微观粒子
[解析]　能量子假设是由普朗克最早提出来的，故A错误；能量子表示微观世界的不连续性观念，故B正确；由ε＝hν，ν＝得ε＝h，可知电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故C错误；能量子是不可再分的最小能量值，不是类似于原子的微观粒子，故D错误。
[答案]　B
例3　可见光波长的大致范围是400～760 nm。400 nm、760 nm电磁辐射的能量子ε的值分别是多少？(取普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
[解析]　由能量子ε＝hν，ν＝计算可得，400 nm电磁辐射的能量子的值为ε1＝h＝6.63×10－34× J＝4.97×10－19 J
760 nm电磁辐射的能量子的值为ε2＝h＝6.63×10－34× J＝2.62×10－19 J。
[答案]　4.97×10－19 J　2.62×10－19 J
解有关能量子问题的技巧 (1)熟练掌握能量子的计算公式：ε＝hν。 (2)掌握光子频率与波长的关系式：c＝λν。 (3)把握宏观能量E与微观能量子ε的关系：E＝nε。
任务3　能级
1．能级的定义：原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。
2．用能级跃迁解释原子的发射光谱
通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
3．量子力学的建立
19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明。20世纪20年代，量子力学建立了，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。
想一想
量子力学完全否认了经典力学吗？
提示：没有。宏观物体的运动规律仍能用经典力学说明，而微观粒子的运动规律用量子力学能更好地解释。
例4(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．原子处于能级最低的状态时，最稳定
B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子
C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征
D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁
[解析]　原子在不同状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确；原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确；能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确；原子只能吸收等于能级差的能量向高能级跃迁，D错误。
[答案]　ABC
课后课时作业
知识点一　热辐射与黑体
1．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是(　　)
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B．仪器发出的红外线遇到人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度按波长的分布情况与温度有关，温度高时较短波长的辐射成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度按波长的分布情况与温度有关，温度高时较长波长的辐射成分强
答案：C
解析：根据热辐射的规律可知，随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越强，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线强度按波长的分布情况，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。
2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是(　　)
A．黑体是黑色的且其自身辐射电磁波
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关
D．黑体不吸收电磁波，只反射电磁波
答案：C
解析：黑体辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误；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，故B错误，C正确；黑体不反射电磁波，故D错误。
3．(多选)2001年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化，他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中，正确的是(　　)
A．微波是一种波长较短的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说
答案：ACD
解析：微波是一种波长较短的电磁波，A正确；微波能在真空中传播，B错误；黑体的热辐射实际上是电磁辐射，C正确；普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D正确。
知识点二　能量子
4．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是(　　)
A．人的个数 B．物体所受的重力
C．物体的动能 D．物体的长度
答案：A
解析：依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地变化的，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A，B、C、D错误。
5．(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，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．电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比
D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
答案：BC
解析：由普朗克能量子假说可知，振动着的带电微粒的能量和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；最小能量值叫作能量子，ε＝hν，且ν＝，可得ε＝，C正确；借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合，说明这一假说是正确的，D错误。
6．关于光子的能量，下列说法中正确的是(　　)
A．光子的能量跟它在真空中的速度成正比
B．光子的能量跟它在真空中的速度的平方成正比
C．光子的能量跟它的频率成反比
D．光子的能量跟它的频率成正比
答案：D
解析：根据能量子公式ε＝hν，可知光子的能量与它的频率成正比，结合c＝νλ，可得ε＝hν＝，因为光在真空中的速度c是定值，所以光子的能量与它在真空中的速度无关，故A、B、C错误，D正确。
7．现在市场上常用来激光打标的是频率为8.45×1014 Hz的紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，激光器光子能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s)(　　)
A．10－22 J B．10－19 J
C．10－16 J D．10－13 J
答案：B
解析：该激光的光子能量为ε＝hν，代入数据解得ε＝5.6×10－19 J，故选B。
8．2022年10月12日，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站进行太空授课。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为λ1≤λ≤λ2，则该电磁波中能量子最大值为(　　)
A．hλ2 B.
C. D.
答案：C
解析：由电磁波能量子公式ε＝hν，ν＝可知，ε＝，电磁波的波长越小，能量越大，因此该电磁波中能量子最大值为εmax＝，故C正确。
9．某种元素的光谱线如图所示，其中红光和蓝光相比，在真空中红光具有较大的(　　)
A．波长 B．速度
C．频率 D．能量子
答案：A
解析：在真空中红光的波速等于蓝光的波速，为光速，故B错误；红光的频率比蓝光的频率低，根据λ＝可知在真空中红光的波长较大，故A正确，C错误；红光的频率比蓝光的频率低，根据ε＝hν可知红光的能量子比蓝光的能量子小，故D错误。
知识点三　能级
10．科学家潘建伟领衔的中国“墨子号”量子科学实验卫星科研团队获得了克利夫兰奖。有关量子理论，下列说法正确的是(　　)
A．量子理论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的
B．光的强度越大，光子的能量越大
C．氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以放出任意频率的光子
D．氢原子光谱为连续的亮线
答案：A
解析：普朗克提出了量子理论，爱因斯坦提出了光子说，A正确；根据ε＝hν知，光子的能量与光子的频率有关，与光的强度无关，B错误；氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光的频率大小由能级差决定，只能放出某些特定频率的光子，C错误；氢原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此氢原子光谱中只有一些分立的亮线，D错误。
11．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B．原子从低能态向高能态跃迁时放出光子
C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差
D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线
答案：CD
解析：原子的能量是量子化的，原子从高能态向低能态跃迁时向外放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C、D正确，A、B错误。
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，恰能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为(　　)
A．1 B．3
C．30 D．300
答案：B
解析：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＝10－18 J，由E＝nε得能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为n＝＝＝≈3，故选B。
13．(2023·新课标卷)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.60×10－19 C)(　　)
A．103 Hz B．106 Hz
C．109 Hz D．1012 Hz
答案：C
解析：由题意，设铯原子钟利用的两能级的能量差为ΔE＝1×10－5 eV＝1×10－5×1.60×10－19 J＝1.60×10－24 J，由光子能量的表达式ε＝hν及ε＝ΔE可得，跃迁发射的光子的频率为ν＝＝＝ Hz≈2.41×109 Hz，则跃迁发射的光子的频率量级为109 Hz，故选C。
14．某广播电台的发射功率为10 kW，发射的是在空气中波长为187.5 m的电磁波，则：(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
(1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？
(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的球状天线每秒接收的能量子个数。
答案：(1)9.4×1030　(2)3.76×1023
解析：(1)每个能量子的大小为
ε＝hν＝＝ J≈1.06×10－27 J
则该电台每秒发射上述波长能量子的个数
N＝＝≈9.4×1030。
(2)设球状天线每秒接收能量子数为n个，以电台发射天线为球心、半径为R＝2.5 km的球面面积S＝4πR2，而球状天线的有效接收面积S′＝πr2
所以n＝N＝N
＝9.4×1030×
＝3.76×1023。
11(共38张PPT)
第十三章　电磁感应与
电磁波初步
5.能量量子化
1．了解热辐射的概念和特点，了解黑体的概念及黑体辐射的特点。2.了解能量子的概念及其提出的科学过程，了解光子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征，了解量子力学的建立。
目录
1
2
课后课时作业
任务
2
任务
问题1：如图1所示，在火炉旁会有什么感觉？这表明什么？
问题2：把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，如图2所示。这又表明什么？
提示：会感到温暖、明亮，且温度越高越暖和、越
明亮。这表明火炉在向外辐射光和热量。
任务1　热辐射与黑体
提示：铁块的颜色随温度升高逐渐变化，
表明辐射强度按波长的分布随温度变化。
1．热辐射
(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射 ，这种辐射与 有关，所以叫作热辐射。
(2)特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的 而有所不同。
拓展：物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。
电磁波
物体的温度
温度
2．黑体
(1)定义：如果某种物体能够 入射的各种波长的电磁波而不发生 ，这种物体就叫作黑体。
易错警示：要区分辐射和反射。
除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的不发光物体的颜色就是反射光所致。黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。
(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的 有关。
完全吸收
反射
温度
1．判一判
(1)黑体就是黑色的物体。(　　)
(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。(　　)
2．想一想
热辐射在高温下才能发生吗？
提示： (1)×　(2)√
提示：任何温度的物体都能发生热辐射，只是辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
例1　(多选)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情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
解析　根据热辐射的定义，A正确；一般物体辐射电磁波的情况不只与温度有关，而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，故B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确。
一般物体与黑体的比较
热辐射特点 吸收、反射
电磁波的特点
一般 物体 辐射电磁波的强度按波长的分布情况与物体的温度有关 既吸收又反射
黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与黑体的温度有关 完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射
[跟进训练]　关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　　)
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．温度越高，物体辐射的电磁波中波长较短的成分越强
C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关
D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
解析：一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波中波长较短的成分越强，对于一般材料的物体，辐射强度按波长的分布除与物体的温度有关外，还与其他因素有关，B正确，A、C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误。
1．定义：普朗克假设，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的_________，这个不可再分的最小能量值ε叫作______。
2．能量子大小：ε＝ ，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，其值为h＝6.63×10－34J·s。
3．能量的量子化：微观粒子的能量是 的，或者说微观粒子的能量是 的。
4．光子：爱因斯坦认为电磁场本身就是不连续的，也就是说，光本身就是由一个个不可分割的 组成的，这些能量子被叫作光子。
整数倍
能量子
任务2　能量子
hν
能量子
不连续(分立)
能量子
判一判
(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。(　　)
(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。(　　)
提示： (1)√　(2)√
能量子理论在微观与宏观世界的联系与区别
由于ε＝hν极微小，所以在宏观尺度内研究物体的能量时，我们可以认为物体的能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子的能量时，能量量子化(ε＝hν)不可忽略，即必须考虑能量量子化。
例2　我国在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。下列关于能量子的说法正确的是(　　)
A．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的
B．能量子表示微观世界的不连续性观念
C．电磁波波长越长，其能量子的能量越大
D．能量子是类似于原子的微观粒子
解析　能量子假设是由普朗克最早提出来的，故A错误；能量子表示微观世界的不连续性观念，故B正确；由ε＝hν，ν＝得ε＝h，可知电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故C错误；能量子是不可再分的最小能量值，不是类似于原子的微观粒子，故D错误。
例3　可见光波长的大致范围是400～760 nm。400 nm、760 nm电磁辐射的能量子ε的值分别是多少？(取普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
答案　4.97×10－19 J　2.62×10－19 J
解有关能量子问题的技巧
(1)熟练掌握能量子的计算公式：ε＝hν。
(2)掌握光子频率与波长的关系式：c＝λν。
(3)把握宏观能量E与微观能量子ε的关系：E＝nε。
1．能级的定义：原子的能量是 的，这些量子化的 叫作能级。
2．用能级跃迁解释原子的发射光谱
通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个 之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是 的，因此原子的发射光谱只有一些 。
能量化
能量值
任务3　能级
能级
分立
分立的亮线
3．量子力学的建立
19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明。20世纪20年代，量子力学建立了，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。
想一想
量子力学完全否认了经典力学吗？
提示：没有。宏观物体的运动规律仍能用经典力学说明，而微观粒子的运动规律用量子力学能更好地解释。
例4　 (多选)下列说法中正确的是(　　)
A．原子处于能级最低的状态时，最稳定
B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子
C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征
D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁
解析　原子在不同状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确；原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确；能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确；原子只能吸收等于能级差的能量向高能级跃迁，D错误。
课后课时作业
知识点一　热辐射与黑体
1．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是(　　)
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B．仪器发出的红外线遇到人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度按波长的分布情况与温度有关，温度高时较短波长的辐射成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度按波长的分布情况与温度有关，温度高时较长波长的辐射成分强
解析：根据热辐射的规律可知，随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越强，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线强度按波长的分布情况，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。　
2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是(　　)
A．黑体是黑色的且其自身辐射电磁波
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关
D．黑体不吸收电磁波，只反射电磁波
解析：黑体辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误；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，故B错误，C正确；黑体不反射电磁波，故D错误。　
3．(多选)2001年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化，他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中，正确的是(　　)
A．微波是一种波长较短的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说
解析：微波是一种波长较短的电磁波，A正确；微波能在真空中传播，B错误；黑体的热辐射实际上是电磁辐射，C正确；普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D正确。　
知识点二　能量子
4．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是(　　)
A．人的个数 B．物体所受的重力
C．物体的动能 D．物体的长度
解析：依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地变化的，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A，B、C、D错误。　
5．(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，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．电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比
D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
6．关于光子的能量，下列说法中正确的是(　　)
A．光子的能量跟它在真空中的速度成正比
B．光子的能量跟它在真空中的速度的平方成正比
C．光子的能量跟它的频率成反比
D．光子的能量跟它的频率成正比
7．现在市场上常用来激光打标的是频率为8.45×1014 Hz的紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，激光器光子能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s)(　　)
A．10－22 J B．10－19 J
C．10－16 J D．10－13 J
解析：该激光的光子能量为ε＝hν，代入数据解得ε＝5.6×10－19 J，故选B。　
9．某种元素的光谱线如图所示，其中红光和蓝光相比，在真空中红光具有较大的(　　)
A．波长 B．速度
C．频率 D．能量子
知识点三　能级
10．科学家潘建伟领衔的中国“墨子号”量子科学实验卫星科研团队获得了克利夫兰奖。有关量子理论，下列说法正确的是(　　)
A．量子理论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的
B．光的强度越大，光子的能量越大
C．氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以放出任意频率的光子
D．氢原子光谱为连续的亮线
解析：普朗克提出了量子理论，爱因斯坦提出了光子说，A正确；根据ε＝hν知，光子的能量与光子的频率有关，与光的强度无关，B错误；氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光的频率大小由能级差决定，只能放出某些特定频率的光子，C错误；氢原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此氢原子光谱中只有一些分立的亮线，D错误。　
11．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B．原子从低能态向高能态跃迁时放出光子
C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差
D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线
解析：原子的能量是量子化的，原子从高能态向低能态跃迁时向外放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C、D正确，A、B错误。　
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，恰能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为(　　)
A．1 B．3
C．30 D．300
13．(2023·新课标卷)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.60×10－19 C)(　　)
A．103 Hz B．106 Hz
C．109 Hz D．1012 Hz
14．某广播电台的发射功率为10 kW，发射的是在空气中波长为187.5 m的电磁波，则：(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
(1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？
(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的球状天线每秒接收的能量子个数。
答案：(1)9.4×1030　(2)3.76×1023　

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