课件24张PPT。第2节 量子世界一、“紫外灾难” 不连续的能量
阅读教材第119～120页“紫外灾难”、“不连续的能量”部分，了解热辐射、黑体的概念，了解“紫外灾难”。
1.热辐射
因物体中的____________受到激发而发射出________的现象，称为热辐射。物体在任何温度下都会发生热辐射现象。
2.黑体
黑体是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个理想化模型，它是一个能____________热辐射而_________热辐射的物体。分子、原子电磁波完全吸收不反射3.“紫外灾难”
(1)实验曲线：人们发现，黑体的单色辐出度与黑体的辐射波______和______有关，并得出了黑体的单色辐出度与辐射波__________ 、 _________之间关系的实验曲线。
(2)“紫外灾难”：在推导符合实验曲线的公式时，发现结果与实验曲线________。这个与实验不符的结果出现在紫外区。波长温度波长λ温度T不符合4.普朗克的量子说
(1)提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的。
(2)含义：物体辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的_________。
E＝______ (n＝1，2，3，…)
(3)量子的能量：辐射中的一份能量就是一个量子。量子的能量大小取决于辐射的______，量子的能量ε与________成正比。
ε＝______，公式中h＝6.63×10－34 J·s，称为普朗克常量。
普朗克常量是普朗克引进的一个物理普适常数，是微观现象量子特征的表征。整数倍nε
波长频率νhν5.量子(化)含义
所谓量子(或量子化)，本质是___________。
思维拓展
你觉得夏天穿什么颜色的衣服最热？为什么？
答案 夏天穿黑色衣服比穿浅色衣服感觉要热的多，因为黑色衣服吸收热辐射的能量多，反射热辐射的能量少，因而感觉要热得多。不连续性二、物质的波粒二象性
阅读教材第121～122页“物质的波粒二象性”，了解物质的波动性和粒子性。
1.物理学史
(1)光的微粒说的创始人是______，可以解释_________、 _________等。
(2)光的波动说的代表人物是_________ 。
(3)光量子假设的提出者是____________，直到____________的发现才验证了光量子假说的正确性。牛顿光的反射光的颜色惠更斯爱因斯坦康普顿2.光的本质
光具有______________，它在一定条件下，突出地表现出_________，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出_________。
3.物质波
物理学家德布罗意进一步提出了_________理论，根据这一理论，每个物质粒子都伴随着_________，这种波被称为物质波，又称为_________，戴维孙、革末及汤姆孙通过________________实验证实了物质波的存在。波粒二象性微粒性波动性物质波一种波概率波电子衍射4.结论
光与静止质量不为零的物质都具有____________。
思考判断
(1)个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。( )
(2)光具有波粒二象性说明有的光是波，有的光是粒子。( )
(3)波粒二象性是牛顿的微粒说与惠更斯的波动说结合起来的学说。( )
答案 (1)√ (2)× (3)×波粒二象性对量子化假设的理解2.量子化：量子化的“灵魂”是不连续。在宏观领域中，这种量子化(或不连续性)相对于宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计，但在微观世界里，量子化(或不连续)是明显的，微观物质系统的存在、物体之间传递的相互作用量、物体的状态及变化等都是量子化的。
3.意义：成功解决了“紫外灾难”问题。[精典示例]
[例1] (多选)关于量子假说，下列说法正确的是( )
A.为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说
B.量子假说第一次提出了不连续的概念
C.能量的量子化就是能量的不连续化
D.量子假说认为电磁波在空间的传播是不连续的
解析 量子假说由普朗克提出，认为电磁波的发射和吸收都是不连续的，是一份一份进行的。它不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，揭开了物理学上崭新的一页，选项B、C正确。
答案 BC
[针对训练1] 太阳光垂直照射到地面上时，地面上1 m2接收到的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长约为0.55 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求地面上1 m2面积上每秒接收到的可见光的光子数。对波粒二象性的理解[要点归纳]
1.光的本性的认识历程2.光的波粒二象性
(1)宏观上，大量光子表现为波动性，如光的干涉、衍射现象；对不同频率的光，频率越低、波长越长，表现出的波动性越显著。
(2)在微观上，个别光子与其他物质产生作用时表现为粒子性，如光电效应现象、康普顿效应现象，频率越高、波长越短，表现出的粒子性越显著。
(3)光子说说明光具有粒子性，而光子的能量与其频率成正比，频率是描述波动性特征的物理量。因此光子的能量ε＝hν显示了光的波动性和粒子性之间的密切联系。3.物质的波粒二象性[精典示例]
[例2] (多选)关于光的本性，下列说法中正确的是( )
A.光子说并没有否定光的电磁说
B.光电效应现象反映了光的粒子性
C.光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的
D.大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性
解析 光既有粒子性，又有波动性，但这两种特性并不是牛顿所支持的微粒说和惠更斯提出的波动说，它体现出的规律不再是宏观粒子和机械波所表现出的规律，而是自身体现的一种微观世界特有的规律。光子说和电磁说各自能解释光特有的现象，两者构成一个统一的整体，而微粒说和波动说是相互对立的。AB
光的波粒二象性应注意的问题
(1)光子是能量为hν的微粒，表现出粒子性，而光子的能量与频率有关，体现了波动性，所以光子是统一波粒二象性的微粒。
(2)在不同条件下的表现不同。大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性。
(3)光在传播时表现出波动性，光和其他物质相互作用时表现出粒子性；频率低的光波动性更强，频率高的光粒子性更强。[针对训练2] 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出粒子性解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静质量，光子不是实物粒子，没有静质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。
答案 C
第1节 高速世界
第2节 量子世界
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.了解高速世界的两个基本原理，知道时间延缓、长度缩短、质速关系、质能关系和时空弯曲，能应用相对论知识解释简单的现象．(重点)
2.了解经典物理学的局限性，知道经典时空观与相对论时空观之间的关系．(重点)
3.了解普朗克“量子假说”的背景和“量子假说”的主要内容，体会经典力学的局限性.
4.了解爱因斯坦“光量子说”的含义，知道光具有波粒二象性．(难点)
爱 因 斯 坦 的 狭 义 相 对 论
1．两个基本原理
(1)相对性原理
所有物理规律在一切惯性参照系中都具有相同的形式．
(2)光速不变原理
在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样(c＝3×108 m/s)．
2．两个效应
(1)时间延缓效应
①在相对论时空观中，运动的时钟比静止的时钟走得慢．
②关系式为Δt＝，Δt′为运动时间，Δt为静止时间．
(2)长度收缩效应
①在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长度，比在相对静止的惯性系中测出的长度变小．
②关系式： l′＝l.
3．两种关系
(1)质速关系
①在经典力学中，物体的质量与物体的运动无关．但在相对论中，运动物体的质量随其运动速度的变化而变化．
②关系式：m＝
其中m为物体的运动质量，m0为静止质量，v为物体相对惯性系的运动速度．
(2)质能关系
①按照相对论及基本力学定律可推出质量和能量有如下关系：E＝mc2，这就是著名的质能关系式．
②质量和能量是物质不可分离的属性，当物质的质量减少或增加时，必然伴随着能量的减少或增加，其关系为ΔE＝Δmc2.
1．汽车运动时没发现长度变化，故狭义相对论是错误的．(×)
2．由质能关系可知，质量就是能量，能量也就是质量，二者无区别．(×)
3．时钟延缓效应是低速的时钟比高速的时钟走得慢．(×)
如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？
【提示】 不能．因为物体的质量随速度的增大而增大，假若物体的速度趋近于光速，这时物体的质量会趋近于无穷大，故不可能把物体的速度增大到等于光速，当然更不可能大于光速，因为光速是速度的最大值．
1．半人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016 m．设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间．
(1)若宇宙飞船的速率为0.999c，按地球上时钟计算，飞船往返一次需要时间为________s.
(2)如以飞船上时钟计算，往返一次的时间为________s.
【解析】 (1)由于题中恒星与地球的距离s和宇宙飞船的速度v均是地球上的观察者测量的，故飞船往返一次，地球时钟所测时间间隔
Δt＝＝2.87×108 s.
(2)可从相对论的时间延缓效应考虑．把飞船离开地球和回到地球视为两个事件，显然飞船上的钟测出两事件的时间间隔Δt′是固定的，地球上所测的时间间隔Δt与Δt′之间满足时间延缓效应的关系式．以飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间间隔为
Δt′＝Δt＝1.28×107 s.
【答案】 (1)2.87×108 s (2)1.28×107 s
2．一支静止时长l的火箭以v的速度从观察者的身边飞过．
(1)火箭上的人测得火箭的长度应为________．
(2)观察者测得火箭的长度应为________．
(3)如果火箭的速度为光速的二分之一，观察者测得火箭的长度应为________.
【解析】 (1)火箭上的人测得的火箭长度与火箭静止时测得的长度相同，即为l.
(2)火箭外面的观察者看火箭时，有相对速度v，测量长度将变短，由相对论长度收缩效应公式知l′＝l，其中c为真空中的光速．
(3)将v＝代入长度收缩效应公式得l′＝l.
【答案】 (1)l (2)l (3)l
3．太阳内部不停地发生着剧烈的热核反应，在不断地辐射能量．因而其质量也不断地减少．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026 J，试计算太阳在1 s内失去的质量为________kg.
【解析】 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其每秒内失去的质量为：
Δm＝＝kg＝×1010kg≈4.4×109 kg.
【答案】 4.4×109
量 子 化 理 论
1．量子假说的内容
(1)物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍，即E＝nε(n＝1,2,3，…)．
(2)辐射是由一份份的能量组成的，一份能量叫做一个量子．量子的能量大小取决于辐射的波长，量子的能量ε与频率ν成正比，即ε＝hν＝h，h为普朗克常数．(h＝6.63×10－34 J·s)
2．量子化
本质是不连续性，在微观世界里，量子化或不连续性是明显的．微观物质系统的存在是量子化的，物质之间传递的相互作用量是量子化的，物体的状态及其变化也是量子化的．
3．光的本质
光具有波粒二象性，它在一定条件下，突出地表现出微粒性，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出波动性，因此，光具有波粒二象性．
1．运动的物体具有波粒二象性，而静止的物体不具有波粒二象性．(×)
2．所谓量子或量子化，本质是不连续性．(√)
3．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著．(√)
平时生活中，为什么很难碰到量子化的现象？
【提示】 量子化在微观世界里表现明显，在宏观世界里表现不明显．
探讨1：黑体辐射的能力与什么因素有关？“紫外灾难”给科学家怎样的启示？
【提示】 (1)黑体辐射的能力与黑体的辐射波波长和温度有关．(2)在黑体辐射中，由于经典的理论与某些实验结果不相符，这就启发了科学家们必须探索一种新的理论，用新的理论去解释实验，从而推动了科学的发展．
探讨2：光既具有粒子性，又具有波动性，光的粒子性及波动性表现在哪些方面？
【提示】 光的粒子性表现为光的反射、光的折射等，光的波动性表现为光的干涉、衍射等．
1．量子化假设：普朗克提出物质辐射(或吸收)的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，E＝nε，n＝1,2,3，…，n叫作量子数．量子的能量ε＝hν＝.式中h为普朗克常数(h＝6.63×10－34 J·s)，是微观现象量子特征的表征，ν为频率，c为真空中的光速，λ为光波的波长．
2．量子化：量子化的“灵魂”是不连续．在宏观领域中，这种量子化(或不连续性)相对于宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计，但在微观世界里，量子化(或不连续)是明显的，微观物质系统的存在、物体之间传递的相互作用量、物体的状态及变化等都是量子化的．
3．光的波粒二象性
(1)大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性．
(2)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝hν，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．
(3)对不同频率的光子，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．
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6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )
A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W
C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W
【解析】 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝ W≈2.3×10－18 W.
【答案】 A
5．为了验证光具有波动性，某同学采用下列做法，其中可行的是( )
A．让一束光照射到一个轻小物体上，观察轻小物体是否会振动
B．让一束光通过一狭缝，观察是否发生衍射现象
C．让一束光通过一圆孔，观察是否发生小孔成像
D．以上做法均不可行
【解析】 光波是一种概率波，不能理解为质点参与的振动，故A不可行；经过狭缝的光在屏上能产生明暗相间的衍射条纹，故B可行；光通过小孔成像，说明了光的直线传播，故C不可行．
【答案】 B
第2节 量子世界
学习目标
核心提炼
1.了解热辐射、黑体等概念。
2.知道“紫外灾难”。
3.知道普朗克的量子假说，理解量子化。
4.理解物质的波粒二象性。
3个概念——热辐射、黑体、物质波
1个学说——普朗克的量子说
2个公式——ε＝hν E＝nε
1个本质——光的本质
一、“紫外灾难” 不连续的能量
阅读教材第119～120页“紫外灾难”、“不连续的能量”部分，了解热辐射、黑体的概念，了解“紫外灾难”。
1.热辐射
因物体中的分子、原子受到激发而发射出电磁波的现象，称为热辐射。物体在任何温度下都会发生热辐射现象。
2.黑体
黑体是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个理想化模型，它是一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体。
3.“紫外灾难”
(1)实验曲线：人们发现，黑体的单色辐出度与黑体的辐射波波长和温度有关，并得出了黑体的单色辐出度与辐射波波长λ、温度T之间关系的实验曲线。
(2)“紫外灾难”：在推导符合实验曲线的公式时，发现结果与实验曲线不符合。这个与实验不符的结果出现在紫外区。
4.普朗克的量子说
(1)提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的。
(2)含义：物体辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。
E＝nε (n＝1，2，3，…)
(3)量子的能量：辐射中的一份能量就是一个量子。量子的能量大小取决于辐射的波长，量子的能量ε与频率ν成正比。
ε＝hν，公式中h＝6.63×10－34 J·s，称为普朗克常量。
普朗克常量是普朗克引进的一个物理普适常数，是微观现象量子特征的表征。
5.量子(化)含义
所谓量子(或量子化)，本质是不连续性。
思维拓展
你觉得夏天穿什么颜色的衣服最热？为什么？
答案 夏天穿黑色衣服比穿浅色衣服感觉要热的多，因为黑色衣服吸收热辐射的能量多，反射热辐射的能量少，因而感觉要热得多。
二、物质的波粒二象性
阅读教材第121～122页“物质的波粒二象性”，了解物质的波动性和粒子性。
1.物理学史
(1)光的微粒说的创始人是牛顿，可以解释光的反射、光的颜色等。
(2)光的波动说的代表人物是惠更斯。
(3)光量子假设的提出者是爱因斯坦，直到康普顿的发现才验证了光量子假说的正确性。
2.光的本质
光具有波粒二象性，它在一定条件下，突出地表现出微粒性，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出波动性。
3.物质波
物理学家德布罗意进一步提出了物质波理论，根据这一理论，每个物质粒子都伴随着一种波，这种波被称为物质波，又称为概率波，戴维孙、革末及汤姆孙通过电子衍射实验证实了物质波的存在。
4.结论
光与静止质量不为零的物质都具有波粒二象性。
思考判断
(1)个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。( )
(2)光具有波粒二象性说明有的光是波，有的光是粒子。( )
(3)波粒二象性是牛顿的微粒说与惠更斯的波动说结合起来的学说。( )
答案 (1)√ (2)× (3)×
对量子化假设的理解
[要点归纳]
1.量子化假设：普朗克提出物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍，E＝nε，n＝1，2，3…n叫作量子数。量子的能量ε＝hν＝。式中h为普朗克常数(h＝6.63×10－34 J·s)，是微观现象量子特性的表征，ν为频率，c为真空中的光速，λ为光波的波长。
2.量子化：量子化的“灵魂”是不连续。在宏观领域中，这种量子化(或不连续性)相对于宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计，但在微观世界里，量子化(或不连续)是明显的，微观物质系统的存在、物体之间传递的相互作用量、物体的状态及变化等都是量子化的。
3.意义：成功解决了“紫外灾难”问题。
[精典示例]
[例1] (多选)关于量子假说，下列说法正确的是( )
A.为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说
B.量子假说第一次提出了不连续的概念
C.能量的量子化就是能量的不连续化
D.量子假说认为电磁波在空间的传播是不连续的
解析 量子假说由普朗克提出，认为电磁波的发射和吸收都是不连续的，是一份一份进行的。它不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，揭开了物理学上崭新的一页，选项B、C正确。
答案 BC
量子化假设的应用技巧
(1)量子化假设与传统的经典物理的连续性概念是不同的，微观物质系统的存在是量子化的，物质间传递的相互作用是量子化的，物质的状态及其变化也是量子化的。
(2)量子化假设说明最小能量ε＝hν由光的频率决定。宏观物体辐射的总能量与光子个数的关系E总＝N·hν。
(3)由公式ν＝知，假设已知光在真空中的波长和速度，便可求出光的频率。再由ε＝hν便可知一份光量子的能量。
[针对训练1] 太阳光垂直照射到地面上时，地面上1 m2接收到的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长约为0.55 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求地面上1 m2面积上每秒接收到的可见光的光子数。
解析 由光子能量与波长的关系可求出每个光子的能量，由总能量与每个光子的能量关系求出光子数。
每个光子的能量ε＝h
设地面上1 m2每秒钟接收到n个可见光光子有0.45P＝nε
则n＝＝≈1.74×1021 (个)。
答案 1.74×1021个
对波粒二象性的理解
[要点归纳]
1.光的本性的认识历程
学说
代表人物
内容
成功与局限
微粒说
牛顿
光是从光源射出的具有高速度的粒子流
成功之处：能解释光的直线传播、反射、折射、色散等现象。
局限性：不能解释光的干涉、衍射等现象
波动说
惠更斯
光像水波一样，也是一种波，具有波的一切特性
成功之处：能解释光的干涉、衍射等波的特性。
局限性：将光波等同于机械波
电磁说
麦克斯韦
光是一种电磁波
成功之处：能解释光的传播、干涉、衍射、散射、偏振等现象。
局限性：不能解释光与物质相互作用中的能量量子化转换的性质
光子说
爱因斯坦
光是不连续的、分成许多单元的、具有一定能量的物质，这些单元叫光量子(光子)
成功之处：能解释几乎所有光现象
波粒二象性
德布罗意
光在一定条件下表现出微粒性，实质为不连续性，而在另一些条件下，表现出波动性，所以光既有粒子性，又具有波动性
成功之处：能解释几乎所有光现象
2.光的波粒二象性
(1)宏观上，大量光子表现为波动性，如光的干涉、衍射现象；对不同频率的光，频率越低、波长越长，表现出的波动性越显著。
(2)在微观上，个别光子与其他物质产生作用时表现为粒子性，如光电效应现象、康普顿效应现象，频率越高、波长越短，表现出的粒子性越显著。
(3)光子说说明光具有粒子性，而光子的能量与其频率成正比，频率是描述波动性特征的物理量。因此光子的能量ε＝hν显示了光的波动性和粒子性之间的密切联系。
3.物质的波粒二象性
(1)德布罗意认为，静止质量不为零的物质粒子(如电子)也具有波动性，每个物质粒子都伴随着一种波，这种波称为物质波，又称为概率波。
(2)由于宏观物体运动动量(p＝mv)较大，根据德布罗意波长与动量的关系λ＝知其波长非常小，很难观察到它们的干涉、衍射等波的现象，但它们仍然具有波动性。
[精典示例]
[例2] (多选)关于光的本性，下列说法中正确的是( )
A.光子说并没有否定光的电磁说
B.光电效应现象反映了光的粒子性
C.光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的
D.大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性
解析 光既有粒子性，又有波动性，但这两种特性并不是牛顿所支持的微粒说和惠更斯提出的波动说，它体现出的规律不再是宏观粒子和机械波所表现出的规律，而是自身体现的一种微观世界特有的规律。光子说和电磁说各自能解释光特有的现象，两者构成一个统一的整体，而微粒说和波动说是相互对立的。
答案 AB
光的波粒二象性应注意的问题
(1)光子是能量为hν的微粒，表现出粒子性，而光子的能量与频率有关，体现了波动性，所以光子是统一波粒二象性的微粒。
(2)在不同条件下的表现不同。大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性。
(3)光在传播时表现出波动性，光和其他物质相互作用时表现出粒子性；频率低的光波动性更强，频率高的光粒子性更强。
[针对训练2] 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出粒子性
解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。
虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静质量，光子不是实物粒子，没有静质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。
光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。
答案 C
1.(紫外灾难)黑体辐射的“紫外灾难”是指( )
A.紫色的自然灾害
B.实验曲线与经典物理理论的计算结果不符合，该结果出现在紫外区，故称黑体辐射的“紫外灾难”
C.黑体温度达到一定值时，物体辐射的全部都是紫外线
D.黑体温度达到一定值时，物体辐射的全部都是紫色
解析 实验曲线与经典物理理论的计算结果不符合，随着波长变短，即向紫外区延伸时，计算的结果与实验曲线严重不符，该结果出现在紫外区，称其为黑体辐射的“紫外灾难”，故B正确，A、C、D错误。
答案 B
2.(物理学史)最早提出量子假说的物理学家是( )
A.爱因斯坦 B.牛顿
C.开普勒 D.普朗克
解析 普朗克是量子力学的奠基者，被称为量子力学之父。
答案 D
3.(光的波粒二象性)(多选)下列说法正确的是( )
A.光是一种电磁波
B.光是一种概率波
C.光子相当于高速运动的质点
D.光的直线传播只是宏观近似规律
解析 不能把光波看做是宏观力学中的介质波、连续波，它实质上是电磁波、概率波；也不能把光子看做宏观世界中的实物粒子、质点。
答案 ABD
4.(光的波粒二象性)(多选)对光的认识，以下说法正确的是( )
A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D.光的波粒二象性应理解为在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
解析 个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性。光与物质相互作用时表现出粒子性，光的传播规律表现出波动性，光的波动性和粒子性都是光的本质属性。光的波动性表现明显时仍具有粒子性，因为波动性表现为粒子分布概率；光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为粒子的个别行为呈现出波动规律，A、B、D正确。
答案 ABD
基础过关
1.下列关于黑体辐射的说法正确的是( )
A.黑体辐射的强度仅与温度有关，温度越高辐射越强
B.黑体辐射的强度与温度及辐射波长均有关
C.只有黑色物体才能发生黑体辐射
D.黑体辐射是一种理想辐射，在实际生活中很难找到，所以我们研究黑体辐射没有意义
答案 B
2.光子的能量是由下列哪个物理量决定的( )
A.光的波长 B.光的频率
C.光的传播速度 D.介质的性质
解析 光子的能量ε＝hν，h是普朗克常量，故光子的能量与光子的频率成正比，所以B正确，A、C、D错误。
答案 B
3.(多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点下列说法正确的有( )
A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收的
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 根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整倍数，故A、B、D均正确而C错误。
答案 ABD
4.(多选)下列叙述的情况正确的有( )
A.光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体
B.光是波，与橡皮绳上的波相似
C.光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的
D.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)，可以用波动的规律来描述
解析 光具有波动性，但不是经典理论中的波，光具有粒子性，也不是传统概念中的粒子。光与物质作用时，即发生能量交换时，不是连续进行的，而是“一份一份”进行的，表现出粒子性；光在空间的分布规律符合波动规律，表现出波动性。因此，A、B错误，C、D正确。
答案 CD
5.(多选)下列关于光子的说法中，正确的是( )
A.在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子
B.光子的能量由光强度决定，光越强，每份光子的能量一定越大
C.光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比
D.光子可以被电场加速
解析 光是不连续的分成许多单元的，具有一定能量的物质，这些单元叫做光子。根据ε＝hν知，光子的能量与它的频率成正比。A、C正确。
答案 AC
6.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能的。若有N个频率为ν的光子打在硅光电池的极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)( )
A.hν B.Nhν
C.Nhν D.2Nhν
解析 根据普朗克量子假说，每个光子能量为ε＝hν，所以N个光子的总能量E＝Nε＝Nhν，故C正确。
答案 C
能力提升
7.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6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )
A.2.3×10－18 W B.3.8×10－19 W
C.7.0×10－10 W D.1.2×10－18 W
解析 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，
可解得P＝ W≈2.3×10－18 W。
答案 A
8.根据量子理论，光子的能量E0＝hν＝h，其中c为真空中的光速、ν为光的频率、λ为光的波长，普朗克常数取h＝6.6×10－34 J·s。已知太阳光垂直照射时，每平方米面积上的辐射功率约为P＝1.4 kW。假设太阳辐射的平均波长为＝6.6×10－7 m，则在垂直于太阳光的S＝1 m2面积上，每秒钟内可以接收到多少个光子？
解析 依题意，太阳光平均一个光子的能量为E＝h
在1 m2面积上，1 s内得到的阳光总能量为E＝Pt，
得到的光子个数N＝＝＝＝4.7×1021(个)。
答案 4.7×1021(个)
