能量量子化习题.pdf

17.1 能量量子化 习题 [ 目标定位 ] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的实验规律 .2.知道普朗克提出的 能量子假说． 一、黑体与黑体辐射 1．热辐射 (1) 定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，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不同而有所不同． 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． 想一想 在火炉旁边有什么感觉？投入炉中的铁块颜色怎样变化？说明了什么问题？ 答案 在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能量．投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤 红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关． 二、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，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动． 想一想 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． 三、能量子 1．定义： 普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍， 这个不可再分的最小能量值 叫做能量子． － 2 ．大小： ＝ h ν，其中 ν是电磁波的频率， h 是普朗克常量，数值 h＝6.626 ×10 34__J ·s(一般 h 取 －34 6.63 ×10 J ·s)． 一、对黑体辐射规律的理解 1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． 2 ．黑体是指只吸收而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，所以黑体辐射电磁 波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关． 3 ．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增加；另一方面，辐 射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图 17 －1－1 所示． 图 17 －1－1 例 1 图 17 －1－2 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 17－ 1－2 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 ( ) 1 2 A ．T T B ．T T 1 2 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短方向移动 答案 AD 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， λ1 λ2 1 2 ，T T ，本题正确选项为 A 、D. 借题发挥 随着温度的升高，各种波长的辐射本领都在增加，当黑体温度升高时，辐射本领最大值 向短波方向移动，这是黑体辐射的特点，熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键． 针对训练 1 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是 ( ) 答案 A 解析 随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动， A 正确， B 、 C、D 错误． 二、能量子的理解和 ε＝h ν的应用 1．物体在发射