2017-2018学年高中物理第2章波和粒子21拨开黑体辐射的疑云学案沪科版选修3-5

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1、2.1拨开黑体辐射的疑云［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岀的科学过程.3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点.知识探究新知探究盘点落实一、黑体与黑体辐射［导学探究］1•什么是热辐射？这种辐射与温度有何关系？答案①物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同，这种现象叫做热辐射.②辐射强度按波反的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射川波长较短的电磁波成分越来越强.2.什么是黑体辐射？黑体辐射与温度有何关系？答案①能完全吸收投射到其表面的电磁波而不产生

2、反射的物体，叫做绝对黑体，简称黑体.②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关.［知识梳理］1.热辐射定义：物体在任何温度下，都会发射电磁波,温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同，这种现象叫做热辐射.2.黑体定义：能完全吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射的物体也称之为绝对黑体.［即学即用］判断下列说法的正误.(1)黑体一定是黑色的物体.(X)(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体.(V)(3)只有高温物体才能辐射电磁波.(X)(4)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.(V)二、黑体辐射的实验规律［导学探究］1.黑体辐射电磁

3、波的强度按波长分布如图1所示，当温度从750K升高到6000K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变化？辐射强度极大值对应的波长如何变化？6(MM)KMM)234567波KX/xl(Fmm红外线

4、1500KSOK一紫外线P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.1.你认为现实生活中存在理想的黑体吗？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.［知识梳理］黑体辐射的实验规律1•随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加.2•随着温度的升高，辐射

5、强度的极大值向着波长他的方向移动.［即学即用］判断下列说法的正误.(1)黑体是一种客观存在的物质.(X)(2)黑体辐射随温度升高强度变强.(V)三、能量子［导学探究］某激光器能发射波长为久的激光，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？设普朗克常量为力，那么每个激光光量子的能量是多少？如果激光发射功率为"，那么每秒钟发射多少个光量子？P答案光量子的能塑是不连续的，而是一份一份的，每个光量子的能量力I个数n=j=P［知识梳理］能量子(1)定义：黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量£只能是某一最小能量值力a的整数倍,即E=nh

6、v(/7=1,2,3,…).这样的一份最小能量生匕叫做能量子，/是振子的频率,力叫做普朗克常量.(2)能量的量子化：在微观世界屮能量不能连续变化,只能取分立值.［即学即用］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.(V)（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.（V）章点菇点个个击破题型探究一、黑体辐射的规律随着温度的升高，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（）I234567波长X/xKPmm红外线

7、图2A.各种

8、波长的辐射本领都有增加B.只有波长短的辐射本领增加C.辐射本领的最大值向波长较短的方向移动D.辐射电磁波的波长先增大后减小答案AC解析根据黑体辐射的实验规律和辐射本领与波长的关系可判断A、C正确.二、能量子的理解和计算1.物体在发射或接收能量的吋候，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I'可状态.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£=hv,其中力是普朗克常量，#是电磁波的频率.【例2】

9、人眼対绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm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6.63X10-34J・s,光速为3.0X10*m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（）A.2.3X10'18WB.3.8X10-19WC.7.OX1O-10WD・1.2X10"18W答案A解析因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.所以察觉到绿光所接收的最,丄一E亠亠「c卄小6X6.63X1（）7X3X10'小功率片？式中F=6J又£=hk=叫解得P=亍30X10"W^2.3X10-18W.这类习

10、题的数量级较大，注意运算当中提高计算准确率.【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