1、1 能量量子化,第十七章 波粒二象性,学科素养与目标要求,1.了解黑体、热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的规律. 2.了解能量子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点.,物理观念：,1.了解能量子概念的提出过程，体会物理学发展的艰辛. 2.了解科学家探索微观世界规律的方法，培养热爱科学的科学态度与责任.,科学态度与责任：,自主预习,01,1.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 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 而有所不同. 2.黑体 (1)定义：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
2、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 有关. 3.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 . (2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长 的方向移动.,黑体与黑体辐射,一,温度,完全吸收,物体的温度,反射,温度,增加,较短,1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，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 地辐射或吸收的，这个不可再分的_ 叫做能量子. 2.能量子大小： ，其中是电磁波的频率，h称为 .h6.626 1034 Js(一般取h6.631034 Js). 3.能量的量子化：微观
3、粒子的能量是 的，或者说微观粒子的能量是 的.,能量子,二,一份一份,整数倍,最小能量,值,h,普朗克常量,量子化,分立,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)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.() (4)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比.() (5)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，与材料的种类及表面状况无关.(),即学即用,重点探究,02,1.对黑体的理解 绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替.如图1所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在
4、空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体.,黑体与黑体辐射,一,图1,2.一般物体与黑体的比较,3.黑体辐射的实验规律 (1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值. (2)随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有增加； 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图2所示.,图2,例1热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象.辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量.在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图3所示的图线，图中横轴表示电磁波的波长，纵轴M表示某种波长的电磁波的辐射强度，
5、则由M图线可知，同一物体在不同温度下 A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 B.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 C.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 D.辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动,图3,解析由M图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，波长范围增大.选项D正确，A、B、C错误.,提示熟记黑体辐射的实验规律并结合图线变化分析判断此类问题.由辐射强度随波长的变化关系图象可知，温度升高时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
6、短的方向移动.,针对训练1关于对黑体的认识，下列说法正确的是 A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波 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 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.以上均不对,解析黑体只能吸收电磁波，不能反射电磁波，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C正确，B、D错误.,针对训练2(2019辛集中学期中)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,解析随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，
7、另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.由此规律可知应选A.,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的整数倍，例如可能是或2、3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叫做能量子. (2)能量子公式：h 是电磁波的频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h6.6261034 Js. (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，这种现象叫做能量的量子化.,能量子,二,2.对能量量子化的理解 (1)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
8、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. (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.,例2(多选)对于带电微粒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辐射或吸收 B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量是量子化的,解析带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值能量子为单位一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故选项A、B、D正确，C错误.,例3人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时
9、，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6.631034 Js，光速 为3108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是 A.2.31018 W B.3.81019 W C.7.01010 W D.1.21018 W,因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，,提示解决此类题目的关键是熟练掌握h和c及EnPt等公式.,答案4.21021个,针对训练3“神光”装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长为0.35 m的紫外激光，已知普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s，则该紫外激光所含光子数为多少个？(结果
10、保留两位有效数字),达标检测,03,1,2,3,1.(黑体辐射的规律)(多选) 黑体辐射的实验规律如图4所示，由图可知 A.随温度升高，各种波长的辐射强度都增加 B.随温度降低，各种波长的辐射强度都增加 C.随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动,图4,解析由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来.,1,2,3,2.(对能量子的理解)(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是 A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值 B.带电微粒辐射或
11、吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 C.能量子与电磁波的频率成正比 D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的,解析由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确； 能量子h，与电磁波的频率成正比，C正确.,3.(能量子的理解及h的应用)二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.41031.6103 m，相应的频率范围是_，相应的光子能量的范围是_.(已知普朗克常量h6.61034Js，真空中的光速c3.0108 m/s.结果取两位有效数字),1,2,3,解析由c得 ，则求得频率范围为1.910112.11011Hz.又由h得能量范围为1.310221.41022J.,1.910112.11011Hz,1.310221.41022J,