1　能量量子化优质课一等奖

能量量子化

1．热辐射

我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。

2．黑体

指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

3．一般材料物体的辐射规律

辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

4．黑体辐射的实验规律

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，如图17-1-1所示。

图17-1-1

(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；

(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。

[跟随名师·解疑难] 对黑体的理解

1．黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔就可以模拟一个黑体，如图17-1-2所示。这是因为从外面射来的电磁波，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，在多次反射过程中，外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收，最终不能从空腔射出。

图17-1-2 2．黑体不一定是黑的，只有当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有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当做黑体来处理。

3．黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。

4．一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点

热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐

射强。在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。

一般

物体

黑体

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)

(多选)黑体辐射的实验规律如图17-1-3所示，由图可知(

) 热辐射特点

辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关

辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关

吸收、反射的特点

既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关

完全吸收各种入射电磁波，不反射

图17-1-3 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

解析：选ACD

由图可知，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，故A、C、D正确，B错误。

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的整数倍，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叫做能量子。

2．能量子大小

ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×106.63×10－34－34

J·s。(一般取h＝ J·s) 3．能量的量子化

在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。

4．普朗克理论

(1)借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝。

(2)普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)

氦氖激光器发射波长为6 328 Å的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW，则每秒发射多少个光子？

解析：根据爱因斯坦光子学说，光子能量E＝hν，

而λν＝c，所以：

348hc6.63×10×3×10－E＝＝

J＝3.14×1019 J。

－10λ6 328×10－因为发光功率已知，所以1 s内发射的光子数为：

P×t18×103×116n＝＝个。

－19个＝5.73×10E3.14×10－答案：3.14×10

－19 J

5.73×1016个