【新步步高】2015-206学年高二物理人教版选修3-5课件：第十七章 1能量量子化.ppt

* 第十七章 波粒二象性 目标定位 1.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． 学案1　能量量子化 知识探究 自我检测 1．我们周围的物体都在进行热辐射．为什么我们只能观察到部分物体的热辐射？ 答案　不同物体辐射的电磁波的波长不同，波长较长的电磁波不能引起人的视觉，波长在某范围内的电磁波才能引起人的视觉． 一、黑体与黑体辐射 知识探究 问题设计 2．研究热辐射的规律时，为什么人们特别注意黑体辐射？ 答案　一般材料的物体，辐射电磁波的情况与温度和材料的种类及表面状况有关，而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． 要点提炼 1．热辐射：我们周围的一切物体都在辐射 ，这种辐射与 有关，所以叫热辐射． 2．黑体：如果某种物体能够 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． 电磁波 物体的温度 完全吸收 反射 3．物体辐射出的电磁波与物体的 有关．室温下辐射的电磁波的波长较 ，不能引起人的视觉，随着温度的升高，热辐射中较短波长的成分越来越 ．因此辐射强度按波长的分布情况随物体的 有所不同． 4．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 有关． 温度 长 强 温度 温度 二、黑体辐射的实验规律 1．黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有 ；另一方面，辐射强度的极大值向波长较 的方向移动．如图1所示． 增加 短 图1 2．对黑体辐射的解释：维恩公式在 区与实验非常接近，在 区则与实验偏离很大；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．由于波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”． 短波 长波 微观粒子的能量是否同宏观物体的能量一样，具有连续性？ 答案　微观粒子的能量是分立的，而不是连续的． 三、能量子 问题设计 要点提炼 1．定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 倍，所辐射或吸收的能量是以这个 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．大小：不可再分的最小能量值ε＝ ，其中ν是电磁波的 ，h是普朗克常量，h＝ J·s. 整数 最小能量值 hν 频率 6.626×10－34 典例精析 例1　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 一、黑体辐射规律 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 解析　黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故选项A错误； 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，故选项B错误，选项C正确； 小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故选项D错误． 答案　C 例2　在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图2所示，就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 图2 解析　一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从图中可以看出，λ1λ2，T1T2，本题正确选项为A. 答案　A 例3　光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm.400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s) 二、能量子的计算 700 nm对应的能量子 答案　4.97×10－19 J　2.84×10－19 J 例4　小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h＝6.63×10－34 J·s) 解析　每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J 1个光子的能量： *