人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案：1 普朗克黑体辐射理论

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE11普朗克黑体辐射理论〖学习目标〗1.了解黑体和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念，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1．黑体：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(1)定义：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射．(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．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有增加．2．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．三、能量子1．定义：组成黑体的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，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表达式：ε＝hν.其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为普朗克常量．h＝6.62607015×10－34J·s.3．能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．1．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，其大小与带电微粒的振动频率成正比．(√)(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．(√)2．可见光波长的大致范围为400～760nm，波长为500nm的能量子ε＝________J.〖答案〗3.98×10－19一、黑体与黑体辐射1．对黑体的理解(1)黑体是一个理想化的物理模型．(2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮．2．一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射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①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图1所示．图1(多选)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，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就近似为一个黑体〖答案〗CD〖解析〗有些黑体自身辐射电磁波，看起来还会很明亮，所以黑体不一定是黑的，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，与材料的种类及表面状况无关，故选项B错误，C正确；电磁波最终不能从空腔射出，因此这个带小孔的空腔就近似为一个黑体，故选项D正确．(多选)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像，则下列说法正确的是()图2A．T1＞T2B．T1＜T2C．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的方向移动〖答案〗AD〖解析〗不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高，向外辐射的能量中，波长短的波越多，所以T1＞T2，故A正确，B错误；随着温度的升高，黑体的辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故C错误，D正确．二、能量子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)能量子表达式：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＝6.62607015×10－34J·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．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．(多选)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是()A．物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”C．能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的〖答案〗ABC〖解析〗能量子假说认为，物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份能量单位，称为“能量子”，能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，A、B、C正确．(2019·江苏卷)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10－2J．求每个脉冲中的光子数目．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s.计算结果保留一位有效数字)〖答案〗5×1016个〖解析〗光子能量ε＝eq\f(hc,λ)光子数目n＝eq\f(E,ε)代入数据得n≈5×1016个．1．(黑体)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．黑体是黑色的且其自身辐射电磁波C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关，还与材料的种类及其表面状况有关D．黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体〖答案〗D〖解析〗黑体吸收电磁波而不发生反射，黑体自身向外辐射电磁波，不一定是黑色的，A、B错误；任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，黑体是一种理想化的模型，D正确；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，与材料的种类及其表面状况无关，C错误．2．(黑体辐射)(2020·桂林十八中高二开学考试)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，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，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知选项A正确．3．(能量子)(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εB．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〖答案〗BC〖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、D错误，B正确；能量子ε＝hν，与电磁波的频率ν成正比，C正确．4．(能量子)人眼对绿光较为敏感，正常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(能量子)射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，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约是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D