1　能量量子化教学设计(第二课时)

17.1能量量子化

学习目标

1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。

2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。

3．了解能量子的概念。

教学重点

黑体辐射的实验规律；能量子的概念。

自主探究

探究一：黑体与黑体辐射

思考与讨论：当你坐在火炉旁时有什么感觉？为什么会有这种感觉？

1．热辐射：周围的一切物体都在辐射

，这种辐射与物体的

有关，所以叫做热辐射。

2．黑体：

①某种物体能够

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

，简称

。

②一般材料的物体，辐射的电磁波除与

有关，还与

的种类及

状况有关。

（1）热辐射现象。

热辐射的主要成分：室温时──波长较长的电磁波；高温时──波长较短的电磁波。

例如：铁块

温度↑

从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。

热辐射解释：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。[来源:Zxxk.Com]

（2）黑体

概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。

不透明的材料制成带小孔的空腔，此小孔可近似看作黑体。如图所示。

思考与讨论：

一座建设中的楼房还没有安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处观察，把室内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？（加深对黑体的理解）

解释：黑体看上去不一定是黑的，只有当其自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于由较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔，一些发光物体（太阳、白炽灯灯丝）也被当作黑体处理。

例1．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（

）

A．温度

B．材料

C．表面状况

D．质量

（3）黑体辐射的实验规律

请同学们阅读教材“黑体辐射的实验规律”相应内容（并完成以下内容。

黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有

。另一方面，辐射强度的极大值向波长较

的方向移动。

在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公

式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。

例2．黑体辐射的实验规律如右上图示，由图可知（ ）

A．随温度升高，各波长的辐射强度都增加

B．随温度降低，各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

探究2：能量子

[来源:Z*xx*k.Com]

1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能时，只能辐射和吸收某个最小能量值的

。即：能的辐射或者吸收只能是

。这个不可再分的最小值ε叫做

。

2．能量大小：ε=hν，其中ν是电磁波的频率，h称为

常量。h=

。

3．能量的量子化：在微观世界中能量是

的，或者说微观粒子的能量是

的，这种现象叫能量的量子化。

思考讨论：

结合教科书上的例子及生活实例说说连续性与量子化有什么区别？

1900年10月19日普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式

[来源:学_科_网]

[来源:学+科+网]

提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍E=nε

n=1,2,…

ε叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数──能量量子化；

对于频率为γ的能量子最小能量为：

ε=h γ

h=6．62610-34J·S ----普朗克常数。

1918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和h=6．62610-34J·S

例3．人体表面辐射本领的最大值在波长为940μm处，对应的是何种辐射？能量子的值为多大？