高考物理最新教案-高中物理教师备课资料：微观世界与量子论 精品

【知识点名称】量子世界 【课标内容对照

(沪科J)《课程标准》的要求

*(沪科J)初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。

*(沪科J)初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化的特点，体会量子论的建立深化了人类对物质世界的认识。

*(沪科J)通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。

*(沪科J)体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。举例说明物理学的进展对自然科学的促进作用。 【三维目标】

1．（鲁科J）初步了解普朗克?量子假说?的背景，体会经典力学的局限性。知道普朗克?量子假说?的主要内容。

2．（鲁科J）初步了解爱因斯坦?光量子说?的含义，了解光的微粒说与波动说之争，知道光具有波粒二象性。体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用。 3．（鲁科J）养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯，具有大胆质疑的勇气和创新的精神。 【知识与能力】

（鲁科J）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化的特点，体会量子论的建立深化了人类对物质世界的认识。 【过程与方法】

（鲁科J）经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义，学习科学的思维方法，从中体验成功的乐趣。

（鲁科J）了解物理学的研究方法，认识理想实验、物理模型和数学工具在科学研究中的重要作用，以及物理验证实验在物理学发展过程中的作用。

（鲁科J） 认识到发现问题和提出问题的意义，认识到在科学理论建立过程中猜想和假设的重要性，以及科学争论和自由争鸣对科学发展所起的作用，培养学生的质疑能力和想像能力。

（鲁科J）能尝试运用物理原理和研究方法解决一些相关的实际问题,培养解决实际问题的能力。

【情感态度与价值观】

（鲁科J）领略到自然界的奇妙与和谐，发展学生对科学的好奇心与求知欲。

（鲁科J） 养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯。培养有根据的怀疑精神和批判意识，敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神以及判断大众传媒等有关信息是否科学的意识。

（鲁科J）了解科学理论的相对性，知道科学理论发展过程的继承与扬弃。 （鲁科J）体会科学、技术与社会之间的互动关系。 【重难点知识】 【内容结构概述】

第2节?量子世界?，从热辐射的规律人手，揭示经典物理学理论与实验结果的严重背

离，阐述普朗克的?量子假说?，初步认识玻尔理论的重要意义，同时让学生认识光的粒子性和波动性。通过实例，初步了解微观世界的量子化现象。 【教学建议】

1．（鲁科J）本节从世纪之交经典物理学无法解释?黑体辐射实验?的?紫外灾难?，引出普朗克的?量子假说?。教师应让学生了解?量子假说?产生的历史背景，体会物理问题的研究往往是从模型的建立和假说入手。教学中学生应通过自主学习和交流讨论的方式，完成对学习过程的体验。

2．（鲁科J）认识科学问题的研究总是经历：提出问题一猜想假设一实践论证一修改理论……最终揭示自然规律的过程。

3．（鲁科J）关于光的波动性、粒子性及量子理论初步等内容的教学，应强调科学真理发现的道路并不平坦，需要一个漫长的过程；学习中应认真体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用，通过典型的实例让学生充分认识量子理论的发展如何推动现代科学技术的迅猛发展，理解科学对技术发展的促进作用。 4．（鲁科J）教学中要充分利用物理学史知识，围绕核心问题展开师生之间的交流互动。教师要不局限于教材，可以根据学生的实际情况，做到用教材而不是教教材。充分利用多媒体教学手段，提高学生学习的兴趣和学习效率。 【导语引入】

(沪科K)一个人要是对量子物理学不感到震惊，他就根本没有理解它。

——尼尔斯·玻尔

【知识点讲解】

(沪科K)我们周围到处都有光。那么．光是什么？它来自何处？在物理学发展的过程中，对这个问题的探索，不仅导致了相对论的建立，而且导致了量子论(auantum theory)的建立。

(沪科K)德国物理学家普朗克于1900年12月14日在德国物理学公年会上，宣读了题为“关于正常光谱的能量分布定律”的沦文。在论文中．他提出了与经典理论相矛盾的能量量子化假设。

(沪科K)量子概念是一个“伟大的创造性概念”，极小的普朗克常量h?6.62?10?34J?s是其定量的标志。量子论断言：自然界的变化是以不连续的方式发生的，而不是像经典物理牛京预言的那样是连续的。

(沪科K)量子论的实际影响延伸到每—种基于微观世界细节的器件，如品体管、硅片、集成电路，以及全部信息技术，大部分现代化学和生物学、原子物理学、核物理学、核能和核武器技术等等。

1．（鲁科K）“紫外灾难”

（鲁科K）我们都有这样的经验：放在炉火上加热到发红的螺丝刀可以将木柴点燃，说明它有很高的温度。因为物体在温度升高时颜色会发生变化，有经验的炼钢工人，根据钢水的颜色就能比较准确地判定钢水的温度。一般说来，暗红色约500℃，橙黄色约800℃，明亮的白色就有1 000℃以上了(图6-14)。

在高温的物体附近，你会明显地感觉到它所辐射出来的热。物理学研究表明，物体在任何温度下都会发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射出电磁波的现象称为热辐射(图6-15)。

为了研究热辐射的规律，物理学家设想了一个理想模型：一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体，称之为黑体 (blackbody)(图6-16)。黑体辐射涉及热、光、

电磁现象，对黑体辐射的研究是19世纪后期的重要课题之一。

人们发现黑体的辐射能力与黑体的辐射波长和温度有关，并得出了黑体的辐射强度与辐射波长?(? m)、温度T(K)之间关系的实验曲线(图6-17)。为了从理论上导出符合实验曲线的公式，许多物理学家根据经典物理的理论做了大量的尝试，但是导出的结果与实验曲线不相符合。其中，维恩公式在短波区与实验较吻合，长波区偏离较大；瑞利一金斯公式在长波区域(即绿、黄、红光区域)与实验较一致，而在短波区域，即接近蓝、紫、紫外光时，与实验不相符，更为严重的是，理论计算表明，随着波长变短，即向紫外区域延伸时，瑞利一金斯公式的计算结果竟导致辐射能量无限大(图6—18)，而实验结果在紫外区域却是趋于零。由于这个与实验不符的结果出现在紫外区，所以人们称其为黑体辐射的“紫外灾难”。这也就是开尔文所说的第二朵乌云。

（鲁科J）本节从世纪之交经典物理学无法解释?黑体辐射实验?的?紫外灾难?，引出普朗克的?量子假说?。教师应让学生了解?量子假说?产生的历史背景，体会物理问题的研究往往是从模型的建立和假说入手。教学中学生应通过自主学习和交流讨论的方式，完成对学习过程的体验。 (沪科K)实物粒子与波

1924年，年轻的法国物理学家德布罗意(L. Broglie)在他的博十论文《关于量子理论的研究》中提出：在实物和辐射(电磁波)之间应该存在某种对称性。他认为，既然辐射(例如光)显示出波粒二象性，而像电子这样具体的实物，其行为仅表现出粒于性，这是不对称的：，实物也应当具有波粒二象性。德布罗意把实物粒子所对应的波叫做物质波，后人又称之德布罗意波：德布罗意推导出的物质波的波长：

德布罗意的博士论使学术委员会不知所措，最后寄给了爱因斯坦，征求他的意见.爱因斯坦被这篇论文深深打动了，他评论说：“它” 是照在这个最难理解的物理学之迹上的一缕微弱的先线”，揭开了“自然界巨大面罩的一角”。

（注：(沪科J)这一段分析论证，言简意赅地阐述了玻尔理论的基本思想。教学中应该充分注意到： 1．(沪科J) “氢原子处于某一稳定状态时，核外电子在相应的轨道上运动。”这里没有用到“定态”这个概念，但很贴切地表达了玻尔的定态假设这一思想。

2．(沪科J)由轨道半径的量子化到原子能量的量子化，这是一个逻辑的推理，进而提出“原子的能级”、“基态”、“激发态”等概念，环环相扣，思路十分清晰。

3．(沪科J)给出的光子频率公式表示原子在两个能级之间跃迁而发光，光子的频率就是光子能量hv中的v，这是玻尔理论的另一个假定。用这个公式成功地计算出了氢原子光谱中谱线的位置。必须指出：不是所有的跃迁都能发生。

4．(沪科J)玻尔理论的缺陷：用到如牛顿定律、轨道等经典物理概念；除氢原子光谱外，在其他原子光谱上遇到了困难等(参见教材127页的“信息浏览”)。

(沪科J)关于“实物粒子与波”的教学，建议：

1．教学中应指出物质波的提出是对称性的思考和类比方法的应用。

2．在物质波的问题中所用的数学工具非常简单和浅显，但基本观念极为深刻。学生通过学习该内容应理解建立一个物理理论时，基本观念起了主要的作用。这也是爱因斯坦对德布罗意提出物质波的概念给予揭开了“自然界巨大面罩的一角”的高度评价的原因。物质波的概念对以后量子物理的发展确实产生了深远的影响。

3．波长公式是物质波假设的核心。

4．让学生知道实验粒子和光一样具有波粒二象性。) ??

h

p

式中，?是波长，P是实物的动量．它等于实物的质量m与运动速度v的乘积，即P=mv。h是普朗克常量。

既然一般物体都具有波的形式，那么为什么我们看不到呢?让我们来看看一个普通物体的物质波波长有多大。

可见，垒球的波长远小于一个原子的直径，这是无法测量到的，难怪我们无法观察到常见物体的物质波。电子的波长虽然也很小，但用精密的手段已町测量。1927年，在实验室中已成功地拍摄到了电子穿过金箔的干涉照片，如图6-20所示。干涉与衍射都是波的显著特征。

物质波是对经典物理学在微观领域的又一次冲击，尽管它出乎常理，但独具一格，拓展了人们的视野，使人们对自然的认识又深入了一步。 2．（鲁科K）不连续的能量

（鲁科K）德国物理学家普朗克从1894年起投入对黑体辐射的探索和研究，奋斗了6年。在用经典理论无论如何都解释不了实验结果的情况下，他不得已提出了崭新的量子假说，并据此得出了自己的黑体辐射公式，成功地解决了“紫外灾难”问题，为人们拨开了第二朵乌云。

普朗克的量子假说认为，物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。 E=n? n=0，1，2，3，?

辐射是由一份份的能量组成的，就像物质是由一个个原子组成的一样。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?与波长?成反比，与频率ν成正比。 公式中的A是普朗克常数，数值为6．626176×10J·s，这是普朗克引进的一个物理普适常数，它是微观现象量子特性的表征。

量子(quantum)一词来源于拉丁文，原意是“分立的部分”或“数量”。所谓量子或量子化，本质是不连续性。在宏观领域中，这种量子化(或不连续性)相对宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计。例如，我们所熟悉的宏观领域的能量，无论是动能还是势能，都是连续变化的。很难想像一辆行进中的车辆，其动能会突然从一个数值跳到另一个数值而没有中间的过渡。同样道理，在飞流而下的瀑布中，水的势能也是连续变化，而不是间断地一段一段变化的。

在微观世界里，量子化或不连续性是显著的。微观的物质系统的存在是量子化的，物体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。量子化假设与传统的连续性观念是不同的，它极大地拓展了我们对世界的认识。

(沪科K)连续光谱与线光谱

(沪科K)牛顿用三棱镜将太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的彩色光带，这种通过分光镜得到的彩色光带叫做光谱。太阳光的光谱是从红到紫连续分布的，这叫做连续光谱。灼热的固体和液体发出的都是连续光谱，图6—17是灯泡中的钨丝通电后被加热到 3000℃时发出的连续光谱。

图6—18是氢的光谱，这种光谱是不连续的，在黑暗的背景上只有几条发亮的光谱线，这样的光谱叫做线状光谱，又简称线光谱，气态物质经加热或高压放电后发出的就是线状光谱。线状光谱中每条光谱线都对应着一种频率，不同物质的线光谱不同，因此，通过测定线光谱可以鉴别物质。 分光镜中有一个三棱镜，可以把复色光进行分解是光谱分析中的重要仪器。 线光谱中草又有明线光谱和暗线光谱。

（注：(沪科J)对光子的能量要作半定量的分析。如红色光的光子的能量比紫色光的光子能量大约小一半。

(沪科J)注意与经典电磁理论之无法解释光电效应进行比较。

(沪科J)爱因斯坦提出的光子说不是牛顿粒子说的简单翻版，它也没有摒弃光的波动说，而是认为在一定的条件下光的波动性比较突出，而在另一些条件下，光的微粒性比较突出。这种关于光的波粒二象性的认识是量子论的基础。

(沪科J)从光谱分析人手，通过分析论证让学生理解原子光谱是一些分立值，它跟原子发射和吸收光子有关，并由此引人玻尔理论。本教材以对光的探究为线索，讲解相对论和量子论的思想，这和过去的教材相比有着鲜明的特点。

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(沪科J)连续光谱表示相应物质发着各种不同波长的光，或者说这些物质发着任何能量的光子。线状光谱则表示相应物质只发出标志其特征的波长的光，或者说，它们只发出具有确定能量的光子。这是接下来进行分析论证的基础。）

那么，光洁是怎样卢十的呢?为什么有时观察到的是连续光谱．有时观察到的是线状光谱呢? (沪科K)分析论证

1911年．卢瑟福(F．Rulheffortl)提出原子核式结构模型，并为实验所证实、该模型表明，原子是由原子核和绕核旋转的电子组成的，原厂中央带正电的原子核几乎集中了原子的全部质量，按照经典物理学理沦，当带电粒子做加速运动时要连续不断地辐射电磁波 电磁能量的不断释放，必然导致原子系统能量的不断减少，电子轨道半径将随之不断减小 随着电子运动轨道十径的不断减小。辐射电磁波的频率将发生连续变化 因此，任何物体发出的光谱都应是连续光谱。

然而，如果用分辨率较高的摄谱仪去拍摄原子光谱，特别是拍摄放电气体的光谱，我们却发现厂线状光谱。但是．经典物理学不能解释线状光谱的产生机理。

玻尔(N.Bohr，1885-- 1962)．丹麦物理学家因提出他的原子结构模型，获得1922年的诺贝尔物理学奖

（注：(沪科J)卢瑟福提出的原子核式结构模型能很好地解释实验现象，但按照经典物理学理论，这种模型下的原子应是不稳定的，正如教材中的分析：任何物体发出的光谱都应是连续的光谱。经典物理理论在解释原子线状光谱时再一次遇到了困难!）

(沪科K)为了解释线状光谱，1913年，丹麦物理学家玻尔在卢瑟福的原子核式结构模型的基础上，把普朗克的量子概念及爱因斯坦的光子概念引用到原子系统，对线状光谱作出了解释。

玻尔认为．原子巾电子的轨道半径数值不是任意的，它只能取某些分立的数值，即轨道半径是量子化的-玻尔利用景简单的氢原子阐述了这一观点：氢原子处于某一稳定状态时，核外电子在相应半径的轨道上运动，氢原子处于不同的状态，核外电子便在不同半径的轨道上运动．原子便具有不同的能量，而轨道半径是量子化的，因此，原子的能量也是量子化的。

我们把这些不连续的能量状态．称为原子的能级。氢原子的能级如图6-19所示。

通常原于是处在能量最低的状态，这个状态称为基态；其他各稳定状态的能量都大于基态的能量，称为激发态，或受激态。

原子处于基态时最稳定，而处于激发态的原子会自动地跃迁到能量较低的激发态或基态，同时释放出—个能量为这两个状态能量之差的光于，这就是原子发光原理。原子从能级Em跃迁到能级En时，发射或吸收的光子的频率由下式决定：

hv?|Em?En|

由此式可见，由于原子的能级不连续，辐射光子的能量也不连续。反映在光谱上．原子辐射的光波的频率只有几个分立的值。按照玻尔的理论计算得到的氢原子光谱中谱线的位置，与实验观察的结果符合得很好。这表明玻尔的理论在解释氧原子光谱的规律性方面是十分成功的，同时也说明了这个理论在一定程

度上反映了原子内部的运动规律。 3．（鲁科K）物质的波粒二象性

（鲁科K）有两种有关光的本性的认识：光的波动性和光的粒子性。光是电磁波，它的波动性是我们所熟悉的。光是物质，具有能量。那么，它的粒子性又如何呢?

牛顿是光的微粒学说的创始人。牛顿认为，光是从光源射出的具有高速度的粒子流。微粒学说可以解释光的反射、折射、光的颜色等，因此在18世纪粒子说得到许多人的认可。但是，微粒说不能解释光的干涉、衍射等现象。荷兰物理学家惠更斯认为，光像水波一样，也是一种波，叫光波。19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦创立的经典电磁场理论揭示出：光是一种电磁波。因此到19世纪，波动说才代替微粒说，得到大家的承认。

到20世纪，由于光电效应的出现，人们发现用电磁波来解释这一效应又出现困难，这就触发了人们对光的本质的再认识。

年轻的爱因斯坦第一个意识到普朗克量子假设的革命性意义，即能量量子化与牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论是不相容的。同时，他还进一步发展了普朗克的能量量子概念，并大胆地提出了光量子假设。爱因斯坦认为，光是不连续的、分成许多单元的、具有一定能量的物质，这些单元叫做光量子。人们当时并未充分意识到能量量子化假设与麦克斯韦经典电磁场理论是不相容的，而光量子假设却将这种不相容性表现得更为明显。因此，即使是量子化的首创者普朗克都拒绝接受光量子概念。1915年，美国物理学家密立根用实验精确证实了爱因斯坦给出的光电效应定律，但他本人并不相信光量子的存在。直到 1922年，康普顿效应的发现才最终令人信服地验证了光量子假说的正确性，使光量子概念开始为人们所接受。随后，光量子正式被命名为光子(photon)。

光具有波粒二象性。它在一定的条件下，突出地表现出微粒性，实质为不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出波动性。

法国物理学家德布罗意通过研究、分析、类比，灵感的火花闪过他的脑际，他意识到，既然光具有波粒二象性，那么静质量不为零的物质粒子，如电子，也应当具有波的性质。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。德布罗意理论揭示了物质(包括光和电子)的统一性。

物质波的假说一经提出，很快就为一系列实验所证实。例如，1927年，美国贝尔实验室的戴维孙(C．J．Davisson)、革末 (L．U．Germer)及英国的汤姆孙(G．P．Thomson)通过电子衍射实验，在接收屏上得到了与光波一样的衍射图样(图6-20、图6-21)。电子能发生衍射现象，表明它具有波动性。微观粒子具有明显的波动性，宏观物质也具有波动性，但是极不明显，而被忽略不计。

总之，光与静止质量不为零的物质都具有波粒二象性。应当明确，粒子性或量子性的本质在于不连续性；波动性的实质在于对微观物体状态及运动描述的不确定性，不能把物质波理解为经典的机械波和电磁波模式。

物质的波粒二象性已被应用于实践。例如，人的眼睛无法辨别大小在微米以下的物体。要想看到这样小的东西，可以利用光学显微镜。对于光学显微镜来说，它能够分辨的物体尺度与它使用的光的波长成正比，波长越短，能够看清的东西就越小。一般光学显微镜使用的是波长介于0．39～0．76? m之间的可见光，用它可以分辨相距0．2? m的两个小点。要观察更小的物体和结构就需要更短的波长。人们发现电子在150V电压下的波长为0．1nm，这个尺度刚好是原子的尺度。因此，可以利用电子的波动性来设计制造电子显微镜(图6-22)。

（鲁科J）关于光的波动性、粒子性及量子理论初步等内容的教学，应强调科学真理发现的道路并不平坦，需要一个漫长的过程；学习中应认真体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用，通过典型的实例让学生充分认识量子理论的发展如何推动现代科学技术的迅猛发展，理解科学对技术发展的促进作用。

(沪科K)光电效应

(沪科K)1890年前后．赫兹(G．Hertz)等科学家注意到，当可见光和其他电磁辐射照射到金属表面上时．能从金属表画打出电子，这种现象叫做光电效应，而被打出的电子叫做光电子

（注：(沪科J)利用6．4节节首的图6—14线状光谱，并结合本节的引言，让学生认识到物理学家在对光的探索过程中建立了量子论。

(沪科J)从物理量的连续性和不连续性(如电荷等)到氢原子光谱特征的分析，简要地阐明量子论的基本观念：“必须假定某些以前被认为是连续的物理量是由基本量于组成的。”(参见《物理学的进化》，A·爱囚斯坦、L·英费尔德著，上海科学技术小版社1962年出版)

(沪科J)本节关于光电效应的实验探究和分析论证以及关于光谱的分析论证是教学的重点。通过这些微观世界基本现象的研究．使学生初步认识到这些现象是经典物理无法给予解释的，量子论才是微观粒子运动规律的适当描述。

(沪科J)本节和本章的家庭作业与活动中安排了有关微观粒子的波长、能量等简单的计算，目的是让学生通过计算进一步体会相关的概念和规律，对描述微观粒子的物理量的数量级有一些感性认识。 (沪科J)普朗克常量h是一个非常重要的物理常数，是微观现象量子特性的表征。它如同真空中的光速c一样，是一个具有定量的标志意义的物理常量。）

(沪科K)分析论证

经典物理学认为，金属板受电磁波照射，当板中电子接收的能量超过电子从金属板中脱离出来所需要的能量时，就会从板中脱离出来。然而，上述实验表明：对于确定的金属板，用频率低于某个极限频率(见附表)的电磁波照射时，无论其强度多么大，照射的时间多么长．都不会有光电子产生；而用频率高于该极限频率的电磁波照射时．不论其强度多么小，都立即会有光电子产生，经典物理学村这种现象是无法解释的。

1905年，爱因斯坦发展了当时不被大家接受的普朗克的量子论，对光电效应的规律在量子论的基础上给出了合理的解释。

爱因斯坦认为，表面上看起来连续的光波是一颗一颗以光速运动的粒子组成的粒子流．这些粒子不能再分割，只能被整个地吸收或产生出来。这种粒子称为光量子，简称光子。光子的能量E跟光的频率v成正比，即

E=hv

爱因期坦用光量了解释了一些理论上的问题，并成功地解释了光电效应。由此获得了1921年的诺贝尔物理学奖.

式中h是普朗克常量，光子的频率越高，能量就越大；单位时间内发射的光子数越多，光的强度越大。 爱因斯坦的光子说对光电效应的解释是：

当电磁波照射到金属板上时，金属板接收到的是大量光子，如果电磁波的频率较低，光子的能量小于电子从金属板中脱离出来所需要的能量，电子吸收一个光子后并不能成为光电子，于是就没有电流产生。如果电磁波的频率高到一定程度，一个光子的能量大于电子从金属板中脱离出来所需要的能量，电子吸收了一个光子后就能从金属板中脱离出来而成为光电子；单位时间内入射光子数越多，光电子数越多，由光电子形成的光电流的强度也越大。就这样，爱因斯坦的光量子理论很好地解释了光电效应的实验规律。

研究表明，光既是电磁波，又具有粒子的特征,即光具有波粒二象性。一切辐射(电磁波和热辐射)都具有波粒二象性。

几种金属的撮限频率v0和极限波长?0

v0/Hz 绝 4.55×1014 660 钾 5.38×1014 558 锌 8.07×1014 372 银 11.5×1014 260 铂 15.3×1014 196 ?0/nm 【生活应用】 【课本习题】

1．（鲁科K）举出经典物理理论和量子理论之间的至少两点差别。再举出两个相似的地方。

解答：差别1，经典理论是建立在连续性观念上的；量子理论是基于不连续观念的。 差别2，经典理论适用于宏观领域；量子理论适用于微观领域。

相似1，经典理论和量子理论分别从宏观和微观对物理现象进行解释和规范。 相似2，经典理论和量子理论下的自然界均遵循能量守恒定律。

2．（鲁科K）在炼钢炉壁上开一小窗口(可近似将这种开小孔的炼钢炉视为黑体)，通过观测窗口的热辐射，就可测出炉内温度。若某时刻，测得由窗口辐射出的光的频率为u，总能量为E，请你估算此时刻由窗口辐射出多少个光子。

解答：此时刻辐射出的每个光子的能量为， 所以

3．（鲁科K）有人认为物质的波粒二象性是矛盾、对立又统一的。请你在理解量子论提出的波动性、粒子性概念的基础上，谈谈你对“矛盾、对立”的看法。

解答：认为波粒二象性矛盾对立是由于保守地沿用了经典波(如机械波、电磁波)和经典粒子的模型及概念造成的。量子论提出的波(概率波)粒二象性的本质为不确定性和不连续性，可见不存在所谓的矛盾和对立。

1．（鲁科K）举出经典物理理论和量子理论之间的至少两点差别。再举出两个相似的地方。

解答：差别1，经典理论是建立在连续性观念上的；量子理论是基于不连续观念的。 差别2，经典理论适用于宏观领域；量子理论适用于微观领域。

相似1，经典理论和量子理论分别从宏观和微观对物理现象进行解释和规范。 相似2，经典理论和量子理论下的自然界均遵循能量守恒定律。 2．（鲁科K）观察通电电炉中金属炉丝的颜色变化。请说说随着温度升高，它发射光子的种类和单位时间内发射光子的数量有什么变化?通电以前炉丝也能发射光子吗?

解答：随着电炉温度的升高，在它辐射的光中，波长较短的如蓝光、紫光所占的比例就会增大，更接近日光中各种色光的比例，因为功率在变大，所以辐射出光子的数量也会增大。

不通电时电炉丝也能发射光子，只不过数量较少罢了。 4．（鲁科K）就你所知，请列举出光子和电子的相似之处和不同之处。 解答：相似之处

① 光子和电子都是粒子，都具有波粒二象性。

②光子和电子均具有能量。

③光子和电子都能发生衍射现象。 不同之处

①光子无静止质量，电子有静止质量。

②光子以光速运动；电子速度不定，但却不可到达到或大于光速。

7．（鲁科J）计算：用150 V电压所加速的电子。其波长是多少?

解答：设电压为U，电子的速度为u。已知电子的静止质量m0=0．91x10-30kg，

电子的电量e=1．60×10-19C，h=6.63×10-34J〃U=150V。

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