人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第4章 原子结构和波粒二象性 1.普朗克黑体辐射理论.ppt

探究点二能量子导学探究1.德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进行了系统的理论研究,于1900年推导出了普朗克公式。德国物理学家鲁本斯把它与实验数据进行了比较,发现与实验结果“令人满意地相符”。但所有推导都是建立在一个最重要的假设基础之上,这个假设是什么呢?要点提示能量量子化假设。2.普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识有什么不同?要点提示宏观世界中我们认为能量是连续变化的,普朗克的“能量子”观点则认为能量是一份一份的,每一份是一个最小能量单位,即能量不是连续的。宏观世界中我们认为能量是连续变化的是因为每一个能量子的能量都很小,宏观变化中有大量的能量子,就可以看作连续的。而研究微观粒子时,单个的能量子能量就显示出不连续性。知识归纳1.普朗克的量子化假设(1)能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。例如,可能是ε或2ε、3ε……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叫作能量子。(2)能量子公式ε=hνν是带电微粒的振动频率,h是一个常量,后人称之为普朗克常量,其值为h=6.626×10-34J·s。(3)能量的量子化在微观世界中能量不能连续变化,只能取分立值,这种现象叫作能量的量子化。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。特别提示物体在发射或接收能量的时候,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间状态。3.普朗克能量量子化假设对黑体辐射的合理解释在能量量子化假设的基础上,普朗克得出了黑体辐射的强度按照波长分布的公式,根据公式得出的理论结果与实验结果吻合得非常完美。如图所示,曲线是根据普朗克公式得出黑体辐射强度按照波长分布的函数图像,小圆圈代表黑体辐射的实验值。从图像看出,两者符合性非常好。4.普朗克的能量量子化假说的意义(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,它体现了微观世界的基本特征。应用体验【例2】人眼对绿光最为敏感,如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。现有一个光源以10W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10-7m的绿光,已知瞳孔的直径为4mm,普朗克常量为h=6.63×10-34J·s,光速为3×108m/s,不计空气对光的吸收,则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为()A.2×107m B.2×106mC.2×105m D.2×104mB解析一个光子的能量为ε=hν,ν为光的频率,光的波长与频率满足c=λν,光源对点演练2.某广播电台的发射功率为10kW,发射的是在空气中波长为187.5m的电磁波。普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。(1)该电台每秒从天线发射多少个能量子?(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的,求在离天线2.5km处,直径为2m的球状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率。答案(1)9.4×1030(2)3.76×10234×10-4W解析(1)每个能量子的能量(2)设球状天线每秒接收的能量子数为n,以电台发射天线为球心,则半径为R的球面积S=4πR2,而球状天线的有效接收面积S=πr2,所以学以致用·随堂检测全达标12341.(黑体与黑体辐射)下列叙述错误的是()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波B解析根据热辐射定义可知,A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点可知,一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,B错误,C正确;根据黑体定义知D正确。本题应选B项。12342.(能量子)(2023辽宁朝阳高二月考)下列关于量子化的说法正确的是()A.爱因斯坦首先提出了“能量子”的概念B.物体的长度是量子化的C.对于宏观带电物体,其电荷量是量子化的D.能量子与电磁波的频率成反比C解析普朗克首先提出了“能量子”的概念,A错误;物体的长度是连续的,B错误;宏观带电物体的电荷量是元电荷的整数倍,是量子化的,C正确;根据ε=hν可知,能量子与电磁波的频率成正比,D错误。12343.(