高中物理第十七章波粒二象性1能量量子化2光的粒子性学案新人教版选修3_5

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1、1　能量量子化2　光的粒子性学习目标知识脉络1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射．(重点)2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体辐射的强度与波长的关系．(重点)3．知道光电效应中极限频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．4．知道光子说及其对光电效应的解释．(重点)5．掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．(难点)　　　能量量子化1．黑体与黑体辐射(1)热辐射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，所以叫做热辐射．物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强．(2)黑体某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不

2、发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．(3)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．(4)维恩和瑞利的理论解释①建立理论的基础：依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释．②维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大．③瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．2．能量子(1)普朗克的假设

3、振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的.即能的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子公式ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34J·s.(一般取h＝6.63×10－34J·s)(3)能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．(4)普朗克理论①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，与实验符合之好令人击掌叫绝．②普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．1

4、．能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(√)2．温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(√)3．微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(√)4．能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(√)5．光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的．(×)1．黑体是指黑颜色的物体吗？【提示】　黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸收电磁波的物体．2．为了得出同实验相符的黑体辐射公式，普朗克提出了什么样的观点？【提示】　普朗克提出了量子化的观点．量子化是微观世界的基本特点，其所有的变化都是不连续的．探讨1：热辐射一定在高温下才能发生吗？【提示】　热辐射不一定需要高温，任

5、何温度的物体都能发出一定的热辐射，如任何物体都在不停地向外辐射红外线，这就是一种热辐射，即使是冰块，也在向外辐射红外线，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．探讨2：黑体不存在，为什么还研究黑体？【提示】　黑体是一个理想化的物理模型．通过建立这样一个模型，会给研究带来方便．1．对黑体的理解绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替．如图1711所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．图17112．一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度

6、有关，与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射3．黑体辐射的实验规律(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图1712所示．图17124．普朗克的量子化假设的意义(1)普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．成为物理学发展史上一个重大转折点．(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观

7、世界的基本特征．1．黑体辐射的实验规律如图1713所示，由图可知(　　)图1713A．随温度升高，各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E．温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【解析】　由图可知，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，故A、C、D正确，B、E错误．【答案】　ACD2．下列叙述正确的是(