2.1 撥開黑體輻射的疑云,第2章 波和粒子,[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.了解熱輻射和黑體輻射的概念，了解黑體輻射的實驗規(guī)律. 2.了解能量子的概念及其提出的科學(xué)過程. 3.了解宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點.,內(nèi)容索引,,知識探究 新知探究 點點落實,題型探究 重點難點 各個擊破,達標(biāo)檢測 當(dāng)堂檢測 鞏固反饋,知識探究,一、黑體與黑體輻射,[導(dǎo)學(xué)探究] 1.什么是熱輻射？這種輻射與溫度有何關(guān)系？,答案 物體在任何溫度下，都會發(fā)射電磁波，溫度不同，所發(fā)射的電磁波的頻率、強度也不同，這種現(xiàn)象叫做熱輻射. 輻射強度按波長的分布情況是：隨物體的溫度的升高，熱輻射中波長較短的電磁波成分越來越強.,答案,2.什么是黑體輻射？它與熱輻射有什么不同？,答案 能夠完全吸收各種波長的電磁波而不產(chǎn)生反射的物體，叫做黑體. 黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，而熱輻射還與其他因素有關(guān)(材料的種類和表面狀況).,答案,[知識梳理] 1.熱輻射 (1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與 有關(guān)，所以叫熱輻射. (2)特點：熱輻射強度按波長的分布情況隨物體的 而有所不同. 2.黑體 (1)定義：某種物體能夠 入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生 ，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體. (2)黑體輻射特點：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的 有關(guān).,物體的溫度,溫度,完全吸收,溫度,反射,[即學(xué)即用] 判斷下列說法的正誤. (1)黑體一定是黑色的物體.( ) (2)能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體.( ) (3)只有高溫物體才能輻射電磁波.( ) (4)溫度越高，黑體輻射電磁波的強度越大.( ),,,答案,√,√,[導(dǎo)學(xué)探究] 1.黑體輻射電磁波的強度按波長分布如圖1所示，當(dāng)溫度從750 K升高到6 000 K時，各種波長的電磁波的輻射強度怎么變化？輻射強度極大值對應(yīng)的波長如何變化？,二、黑體輻射的實驗規(guī)律,答案,圖1,答案 變強.輻射強度極大值向波長較短的方向移動，即變短.,2.你認為現(xiàn)實生活中存在理想的黑體嗎？,答案,答案 現(xiàn)實生活中不存在理想的黑體，實際的物體都能輻射紅外線(電磁波)，也都能吸收和反射紅外線(電磁波)，絕對黑體不存在，是理想化的模型.,[知識梳理] 黑體輻射的實驗規(guī)律 1.隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都 . 2.隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向著波長 的方向移動.,增加,較短,[即學(xué)即用] 判斷下列說法的正誤. (1)黑體是一種客觀存在的物質(zhì).( ) (2)黑體輻射隨溫度升高強度變強.( ),,√,答案,[導(dǎo)學(xué)探究] 某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值嗎？是連續(xù)的還是一份一份的？設(shè)普朗克常量為h，那么每個激光光量子的能量是多少？如果激光發(fā)射功率為P，那么每秒鐘發(fā)射多少個光量子？,三、能量子,答案,答案 光量子的能量是不連續(xù)的，而是一份一份的，每個光量子的能量E＝hν，,[知識梳理] 能量子 1.定義：普朗克認為，振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 ，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位 地輻射或吸收的，這個不可再分的最小能量值ε叫做 . 2.能量子大?。害牛?，其中ν是電磁波的頻率，h稱為___________.h＝6.62610－34Js(一般取h＝6.6310－34 Js). 3.能量的量子化：在微觀世界中能量是 的，或者說微觀粒子的能量是 的.,整數(shù)倍,能量子,一份一份,hν,分立,量子化,普朗克常量,[即學(xué)即用] 1.判斷下列說法的正誤. (1)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍.( ) (2)能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比.( ),√,答案,√,2.人眼對綠光較為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm的綠光時，只要每秒鐘有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺.普朗克常量為6.6310－34 Js，真空中光速為3108 m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是 A.2.310－18 W B.3.810－19 W C.7.010－10 W D.1.210－18 W,答案,解析,√,解析 因只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺.,題型探究,一、黑體輻射的規(guī)律,1.一般物體的輻射與黑體輻射的比較,特別提示 (1)熱輻射不一定需要高溫，任何物體任何溫度均存在熱輻射，只是溫度越高，輻射的能量越多，電磁波的短波成分越多. (2)并不是所有的發(fā)光都是熱輻射，如激光、日光燈發(fā)光不是熱輻射. 2.隨著溫度的升高，黑體輻射的各種波長的輻射強度都有增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動.,例1 (多選)黑體輻射的實驗規(guī)律如圖2所示，由圖可知 A.隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加 B.隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加 C.隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 D.隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動,答案,解析,解析 由題圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，當(dāng)溫度降低時，上述變化都將反過來.,√,√,√,圖2,針對訓(xùn)練1 關(guān)于對黑體的認識，下列說法正確的是 A.黑體不僅能吸收電磁波，也能反射電磁波 B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種 類及表面狀況有關(guān) C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及 表面狀況無關(guān) D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表 面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體,答案,√,1.物體在發(fā)射或接收能量的時候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài). 2.在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運動時我們可以認為：物體的運動是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化. 3.能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是電磁波的頻率.,二、能量子的理解和計算,例2 (多選)對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是 A.以某一個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收 B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍 C.吸收的能量可以是連續(xù)的 D.輻射和吸收的能量是量子化的,解析 帶電微粒輻射或吸收能量時是以最小能量值——能量子ε的整數(shù)倍或一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的，故選項A、B、D正確，C錯誤.,答案,解析,√,√,√,針對訓(xùn)練2 “神光Ⅱ”裝置是高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2 400 J、波長λ為0.35 μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中光速c＝3.0108 m/s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少個？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案,解析,答案 4.21021,2.解決此類題目的關(guān)鍵是熟練掌握ε＝hν和c＝λν及E＝nε＝Pt等公式.,達標(biāo)檢測,A.T1>T2 B.T1<T2 C.隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所降低 D.隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動,1. (對黑體輻射規(guī)律的理解)(多選)在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特性，就可以確定爐內(nèi)的溫度.如圖3所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關(guān)系圖像，則下列說法正確的是,√,1,2,3,4,√,圖3,答案,解析,解析 一般材料的物體輻射能量的多少決定于物體的溫度(T)、輻射波的波長、時間的長短和發(fā)射的面積，而黑體是指在任何溫度下，能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不反射的物體，黑體輻射的強度按波長的分布只與溫度有關(guān). 實驗表明，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動.從題圖中可以看出，λ1T2，本題正確選項為A、D.,1,2,3,4,2.(對熱輻射規(guī)律的理解)“非典”期間，很多地方用紅外線熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走過，便可知道他的體溫是多少，關(guān)于其中原理，下列說法正確的是 A.人的體溫會影響周圍空氣溫度，儀器通過測量空氣溫度便可知道人的 體溫 B.儀器發(fā)出的紅外線遇人反射，反射情況與被測者的溫度有關(guān) C.被測者會輻射紅外線，輻射強度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)， 溫度高時輻射強且較短波長的成分強 D.被測者會輻射紅外線，輻射強度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)， 溫度高時輻射強且較長波長的成分強,√,1,2,3,4,答案,解析,解析 根據(jù)輻射規(guī)律可知，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加；隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動. 人的體溫的高低，直接決定了這個人輻射的紅外線的頻率和強度，通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況就可知道這個人的體溫，C正確.,1,2,3,4,3.(對能量子的理解)(多選)關(guān)于對普朗克能量子假說的認識，下列說法正確的是 A.振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值ε B.帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍 C.能量子與電磁波的頻率成正比 D.這一假說與現(xiàn)實世界相矛盾，因而是錯誤的,1,2,3,4,解析 由普朗克能量子假說可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，A錯誤，B正確； 最小能量值ε＝hν，C正確.,答案,解析,√,√,4.(能量量子化的理解)硅光電池是將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能.若有N個波長為λ0的光子打在硅光電池極板上，這些光子的總能量為(h為普朗克常量，真空中光速為c),答案,解析,1,2,3,4,√,