人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案2：4 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PAGEPAGE14.1普朗克黑体辐射理论目标定位1.了解黑体辐射和能量子的概念.2.了解黑体辐射的实验规律.3.知道普朗克提出的能量子假说．一、黑体与黑体辐射〖知识梳理〗1．热辐射(1)定义：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)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的不同而有所不同．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．〖深度思考〗任何物体都能辐射红外线，辐射强度与温度有关．那辐射强度和颜色又有什么关系？将铁块投在火炉中，铁块的颜色会随着温度的升高而发生哪些变化？〖典例精析〗例1近年来军事行动中，士兵都配带“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为()A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B．一切物体均在不停地辐射红外线C．一切高温物体均在不停地辐射红外线D．“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线二、黑体辐射的实验规律〖知识梳理〗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．如图1所示．图1〖深度思考〗黑体就是绝对不发光的物体，看上去一定是黑色的，这句话对吗？〖典例精析〗例2(多选)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()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方向移动〖归纳总结〗1．理解和熟记辐射强度随波长的变化关系图象是解此类问题的关键．2．黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类和表面状况无关．三、能量子〖知识梳理〗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，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．2．大小ε＝hν，其中ν是，h是，h＝(一般h取6.63×10－34J·s)．〖典例精析〗例3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3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W〖归纳总结〗c＝λν→光的频率eq\o(→,\s\up7(ε＝hν))能量子的能量eq\o(→,\s\up7(E＝Pt))每秒内发射能量子的总能量eq\o(→,\s\up7(E＝nε))能量子的个数．解决此类题目的关键是熟练掌握ε＝hν和c＝λν及E＝Pt＝nε等关系式．〖跟踪训练〗神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少个？(保留两位有效数字)课堂达标1．(对黑体辐射规律的理解)能正确解释黑体辐射实验规律的是()A．能量的连续经典理论B．普朗克提出的能量量子化理论C．以上两种理论体系任何一种都能解释D．牛顿提出的能量微粒说2．(对黑体辐射规律的理解)(多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是()A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高3．(能量子的理解及ε＝hν的应用)(多选)关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是()A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的B．认为能量值是连续的C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的D．认为微观粒子的能量是分立的4．(能量量子化理解及ε＝hν的应用)红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道的闪光，每道闪光称为一个脉冲．现有一红宝石激光器，发射功率为P＝1.0×106W，所发射的光脉冲持续时间Δt＝1.0×10－11s，波长为693.4nm(1nm＝10－9m)，求：(1)每个光脉冲的长度．(2)每个光脉冲含有的光子数．(已知h＝6.63×10－34J·s，结果保留两位有效数字)

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁一、黑体与黑体辐射知识梳理电磁波物体的温度温度完全吸收反射温度深度思考〖答案〗热辐射的强度与温度之间有着密切的关系，也就是辐射的波长与温度有关，波长与颜色有关．铁块在火炉中的颜色随温度的升高而变化．依次是暗红、赤红、橘红、黄白．例1〖答案〗B〖解析〗一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行动．故只有B正确．二、黑体辐射的实验规律知识梳理增加较短深度思考〖答案〗不对．黑体是理想化的模型，在低温时所辐射的各种波长的电磁波中强度最大的是红外线，这时看起来是黑色的；当黑体达到高温时，辐射的各种波长的电磁波强度均增加，其中强度最大的为可见光，这时黑体是明亮的．例2〖答案〗AD〖解析〗一般材料的物体辐射能量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，能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射的物体，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．从题图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A、D.三、能量子知识梳理整数倍电磁波的频率普朗克常量6.626×10－34J·s例3〖答案〗A〖解析〗因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6ε，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，可解得P＝eq\f(6×6.63×10－34×3×108,530×10－9)W≈2.3×10－18W.跟踪训练〖答案〗4.2×102〖解析〗每个激光光子的能量为ε＝heq\f(c,λ)，该紫外激光中所含光子数为n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(2400,6.63×10－34×\f(3.0×108,0.35×10－6))个≈4.2×1021个．课堂达标1.〖答案〗B〖解析〗根据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增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确．2.〖答案〗BC〖解析〗由辐射强度随波长变化关系图知：随着温度的升高各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波．故B、C项正确．3.〖答案〗AD〖解析〗普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的，故A、D正确．4.〖答案〗(1)3.0×10－3m(2)3.5×1013个〖解析〗(1)光脉冲的长度