1　能量量子化评课稿

1

能量量子化

[学习目标]

1.了解热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.3.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

[导学探究]

1.什么是热辐射？这种辐射与物体的温度有何关系？与材料种类及表面状况有关吗？

2．什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？

[知识梳理]

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．

[即学即用]

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)只有高温物体才能辐射电磁波．(

) (4)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(

) 二、黑体辐射的实验规律

[导学探究]

1.黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示，当温度从1300 K升高到1700 K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变？辐射强度极大值对应的波长如何变化？

图1

2．你认为现实生活中存在理想的黑体吗？

[知识梳理]

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．

[即学即用]

判断下列说法的正误．

(1)黑体是一种客观存在的物质．(

) (2)黑体辐射随温度升高强度变强．(

) 三、能量子

[导学探究]

某激光器能发射波长为λ的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h，那么每个激光光量子的能量是多少？如激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？

[知识梳理]

能量子

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ε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，这个不可再分的最小能量值ε叫做________．

2．能量子大小：ε＝______，其中ν是电磁波的频率，h称为____________．h＝6.626×1034－J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．

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．

[即学即用]

判断下列说法的正误．

(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(

) (2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(

)

一、黑体辐射的规律

1．一般物体与黑体的比较

一般物体

黑体

热辐射特点

辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关

辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关

吸收、反射特点

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

完全吸收各种入射电磁波，不反射

2.随着温度的升高，黑体辐射的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短的方向移动．

例1

(多选)黑体辐射的实验规律如图2所示，由图可知(

)

图2 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

针对训练

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，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体

二、能量子的理解和计算

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．

3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率．

例2

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，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则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(

) A．2.3×10C．7.0×10－18－34 J·s，光速为3.0×108 m/s， W

B．3.8×10－19 W W －10 W

D．1.2×10－18例3

(多选)对于带电微粒的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

1．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图3所示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3 A．T1>T2

B．T1

C．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长方向移动

2．(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ε

B．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

3．小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝106

m，求小灯泡－每秒钟辐射的光子数是多少？(h＝6.63×10

－34 J·s)

答案精析

知识探究

一、导学探究

1.(1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．

(2)辐射强度按波长的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射中波长较短的电磁波成分越来越强．

(3)有关．

2．(1)能够完全吸收各种波长的电磁波的物体，叫做黑体．

(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关．而热辐射还与其他因素有关(材料的种类和表面状况)．

知识梳理

1.(1)物体的温度

(2)温度

2.(1)完全吸收

反射

(2)温度

即学即用

(1)×

(2)√

(3)×

(4)√

二、导学探究

1.变强．辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短．

2．现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型．

知识梳理

1.增加

2.较短

即学即用

(1)×

(2)√

cPPλ三、导学探究

光量子的能量不是连续的，而是一份一份的，E＝h.个数n＝＝. λEhc知识梳理

1.整数倍

一份一份

能量子

2．hν

普朗克常量

3.量子化

分立

即学即用

(1)√

(2)√

题型探究

例1

ACD

[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．]

针对训练

C

例2

A

[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6×6.63×1034×3×108Ec的最小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝

W≈2.3×10－tλ530×109－－18 W．] 例3

ABD

[带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或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．]

达标检测

1．A

2.BC

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