1　能量量子化教学设计实例

能量量子化

【知识重点与难点】

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。

【课前预习（阅读过程）】

一、黑体与

黑体辐射

1. 热辐射现象

一切物体，在任何温度下都能发射各种波长的 ，这种现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与 有关。

（1）任何温度下，一切物体都要向外辐射 。

（2）热辐射跟 有关。

温度越高，辐射的电磁波能量

，电磁波中波长短的成分 。

（3）热辐射的主要成分: 室温时辐射 的电磁波

高温辐射 的电磁波

（4）热辐射解释：热辐射是由 引起的。

（5）热辐射中的能量转化： 。

（6）激光 日光灯发光 热辐射

二、黑体与黑体辐射

（1）定义：如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都

，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。

（2）说明：

①黑体是个理想化的模型。

例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。 ②对于不同的黑体，在相同 下的辐射规律是相同的。

三、黑体辐射的实验规律

实验发现：随温度的升高

①各种波长的辐射强度都在 ；

②当绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向 方向移动。

四、能量子：超越牛顿的发现

1、普朗克能量子假说

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 ， 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 2、

振子只能 辐射或吸收能量

3、对于频率为的谐振子，最小能量为：

。

h=6.62610-34焦耳-- --普朗克常数

电磁波（光）的波长λ与频率的关系为：

【典型例题】

例1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的

(

)

A．木棒的长度

B．物体的质量

C．物体的动量

D．学生的个数

例2．（多）关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有

(

)

A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加

B．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

C．黑体热辐射的强度与波长无关

D．黑体辐射无任何实验

例3．（多）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可

知

(

)

A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加

B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加

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

例4．“非典”期间，很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗?

例5·（多）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是

(

)

A．微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波

B．微波和声波一样都只能在介质中传播

C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射

D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

[来源:Zxxk.Com]【巩固练习】

1、我们周围的一切物体都在辐射____________，这种辐射与物体的____________有关，所以叫______________。除了这种辐射以外，物体表面还会____________和____________外界射来的电磁波。

2、实验测出了辐射的电磁波的强度按波长的分布情况。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____________的方向移动。

3、微观世界里的能量是一份一份的，其中不可分的最小值叫____________，它的值为

_________。

4、（多）对一束太阳光进行分析，下列说法正确的是 ( ) A．太阳光是由各种单色光组成的复合光

B．在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为红光

C．在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为紫光

D．组成太阳光的各单色光的能量都相同

5、一束红光从空气射入玻璃中，则这束红光的能量将 ( ) A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定

6、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

7、已知某单色光的波长为λ，在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则该电磁波辐射的能量子的值为( ) hhcA． B． c C．h D．hcλ

8、单色光从真空射入某介质时， ( ) A．波长变长，速度变小，光量子能量变小 B．波长变长，速度变大，光量子能量不变

C．波长变短，速度变小，光量子能量不变 D．波长变短，速度变小，光量子能量变大

9、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．牛顿提出的能量微粒说 D．以上说法均不正确

10、某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，真空中光速为c，普朗克常量为h，则该激光器每秒发射的光量子数为 ( ) PhP B． chccPhPC． D．

chA．11、红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是

(

)

A．红光

B．橙光

C．黄光

D．绿光

12、（多）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是

(

)

A．微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波

B．微波和声波一样都只能在介质中传播

C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射

D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

13、红光和紫光相比

(

) A．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大

B．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大

C．红光光予的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小

D．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小

14、氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为

(

) A．2．2 X1015

B．3．2 X1015

C．2．2 X1014

D．3．2 X1014

15、某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为187．5 m的电磁波，试求：

(1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子?

(2)若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线2．5km处，直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率?

【课后反思】