2018-2019版高中物理第2章波和粒子2.1拨开黑体辐射的疑云学案沪科版选修3

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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．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　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．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．2．什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？答案　能够完全吸收各种波长的电磁波而不产生反射的物体，叫做黑体．黑体辐射电磁波

2、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)．[知识梳理]1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，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温度而有所不同．2．黑体(1)定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，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温度有关．[即学即用]　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物体叫黑体．(　√　

3、)(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[导学探究]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？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．2．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

4、的升高，各种波长的辐射强度都增加．2．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动．[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．(　×　)(2)黑体辐射随温度升高强度变强．(　√　)三、能量子[导学探究]　某激光器能发射波长为λ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？如果激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？答案　光量子的能量是不连续的，而是一份一份的，每个光量子的能量E＝hν，个数n＝＝.[知识梳理]　能量子1．定义：普朗克认为，振动着的

5、带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，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一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．2．能量子大小：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．[即学即用]1．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．(　√　)2．人眼对绿光较为敏感，正常

6、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6.63×10－34J·s，真空中光速为3×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　)A．2.3×10－18WB．3.8×10－19WC．7.0×10－10WD．1.2×10－18W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小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝W≈2.3×10－18W.一、黑体辐射的规律1．一般物体的辐射与黑体辐射的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射与温

7、度有关，与表面状况有关，温度越高，辐射电磁波波长越短既吸收、又反射，其能力与入射波长有关，吸收能力强、反射弱的较黑黑体辐射强度按波长的分布只与温度有关，与表面无关不反射，完全吸收各种入射电磁波特别提示　(1)热辐射不一定需要高温，任何物体任何温度均存在热辐射，只是温度越高，辐射的能量越多，电磁波的短波成分越多．(2)并不是所有的发光都是热辐射，如激光、日光灯发光不是热辐射．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(　　)图2A．随温度升高，各种波长

8、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