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1、第十七章,1 能量量子化,学习目标 1.了解热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律. 2.了解能量子的概念及其提出的科学过程. 3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、黑体与黑体辐射,1.什么是热辐射？这种辐射与物体的温度有何关系？与材料种类及表面状况有关吗？,答案,答案 (1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射. (2)辐射强度按波长的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射中波长较短的电磁波成分越来越强. (3)有关.,2.什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？,答案,答案 (1)能够完全吸收各种波
2、长的电磁波的物体，叫做黑体. (2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关.而热辐射还与其他因素有关(材料的种类和表面状况).,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 有关，所以叫热辐射. (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的 而有所不同. 2.黑体 (1)定义：某种物体能够 入射的各种波长的电磁波而不发生 ，这种物体就是绝对黑体，简称黑体. (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黑体的 有关.,物体的温度,温度,完全吸收,反射,温度,判断下列说法的正误. (1)黑体一定是黑色的物体.( ) (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的
3、物体叫黑体.( ) (3)只有高温物体才能辐射电磁波.( ) (4)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.( ),二、黑体辐射的实验规律,1.黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示，当温度从1300 K升高到1700 K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变？辐射强度极大值对应的波长如何变化？,图1,答案 变强.辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短.,答案,2.你认为现实生活中存在理想的黑体吗？,答案,答案 现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型.,黑体辐射的实验规律 1.随着温度的升高，各种波长的辐
4、射强度都 . 2.随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长 的方向移动.,增加,较短,判断下列说法的正误. (1)黑体是一种客观存在的物质.( ) (2)黑体辐射随温度升高强度变强.( ),答案,三、能量子,某激光器能发射波长为的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h，那么每个激光光量子的能量是多少？如激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？,答案,能量子 1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位 地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做 . 2.能量子大小
5、： ，其中是电磁波的频率，h称为 .h6.6261034Js(一般取h6.631034 Js). 3.能量的量子化：在微观世界中能量是 的，或者说微观粒子的能量是 的.,整数倍,一份一份,能量子,h,量子化,分立,普朗克常量,判断下列说法的正误. (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.( ),答案,题型探究,一、黑体辐射的规律,1.一般物体与黑体的比较,2.随着温度的升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.,例1 (多选)黑体辐射的实验规律如图2所示，由图 可知 A.随温度升高，各
6、种波长的辐射强度都增加 B.随温度降低，各种波长的辐射强度都增加 C.随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的 方向移动 D.随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动,图2,答案,解析 由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来.,解析,针对训练 关于对黑体的认识，下列说法正确的是 A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种 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，与材料的种类及 表面状况无关 D.如果在一个
7、空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面 经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体,答案,二、能量子的理解和计算,1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态. 2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化. 3.能量子的能量h，其中h是普朗克常量，是电磁波的频率.,例2 人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为6
8、.631034 Js，光速为3.0108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是 A.2.31018 W B.3.81019 W C.7.01010 W D.1.21018 W,答案,解析,例3 (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,答案,解析 带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值能量子的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故选项A、B、D正确，C错误.,解析,达标检测,1.在实验室或工厂的高温炉子上开一
9、小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度.如图3所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是 A.T1T2 B.T1T2 C.随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长 方向移动,1,2,3,答案,图3,2.(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 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,1,2,3,解析,答案,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； 最小能量值h，C正确.,3.小灯泡的功率P1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长106 m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h6.631034 Js),答案 51018(个),解析 每秒钟小灯泡发出的能量为EPt1 J 1个光子的能量：,小灯泡每秒钟辐射的光子数：,1,2,3,解析,答案,