1　能量量子化优秀完整教案

§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。

重点难点：1.

黑体辐射的实验规律，能量子的概念。

2.

理解能量量子化假说。

【完成目标】

目标一、

黑体与黑体辐射

问题：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

。（板书）

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。

3.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。

4.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

，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。

问题：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？

强调：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。

目标二、黑体辐射的实验规律

1．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”。

目标三：能量子——超越牛顿的发现

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。

【课堂基础练】

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

例2．

黑体辐射的实验规律如右图示，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

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？

课后双基训练B 【双基练习】*选择题选择题网】

1．下列叙述不正确的是( ) A．一切物体都在辐射电磁波

B．微观粒子的能量是量化的

C．当波长趋于零时，辐射可以无穷大

D．黑体辐射与材料种类和表面状况无关

2．红光和紫光相比( ) A．红光光子的能量较大，在真空中传播时红光的速度较大

B．红光光子的能量较小，在真空中传播时红光和紫光的速度一样大

C．红光光子的能量较大，在真空中传播时红光的速度较小

D．红光光子的能量较小，在真空中传播时红光的速度较小

3．近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景．关于红外线和光通信，以下说法中正确的是( ) ①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程

②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输

③红外线的频率比可见光的频率高

④红外光子的能量比可见光子的能量大

A．①② B．③④ C．①③ D．②④

4．人眼对绿光最为敏感．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6.63×10－348 J·s，光速为3.0×10 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( A ) A．2.3×10－18 W

B．3.8×10－19 W C．7.0×10－10 W

D．1.2×10－18 W 5．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，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( ) 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短方向移动

6．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．组成太阳光的各单色光中，能量最强的光为红光

C．组成太阳光的各单色光中，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

7．关于光的传播，下列说法正确的是( ) A．各种色光在真空中传播速度相同，在同一介质中传播速度不同

B．各种色光在真空中频率相同，同一色光在不同介质中频率不同

C．同一色光在不同介质中折射率不同，不同色光在同一介质中折射率相同

D．各种色光在同一介质中波长不同，同一色光在真空中的波长比在任何介质中的波长长

8．下列说法正确的是( ) A．一切物体都在不停地进行热辐射

B．严冬季节里的物体不发生热辐射

C．红光的能量子比绿光小

D．黑体不向外辐射能量

9．下列关于黑体辐射的说法正确的是( ) A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有减少

B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关

D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

10．一束红光从空气射入玻璃，则这束红光的能量将( ) A．增大 B．减小

C．不变 D．无法确定

【提高题】

11．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，则每秒钟发射多少个光子？

12．小灯泡的功率P＝1 W，设其发光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6

m，求在距离

d＝1.0×104 m处，每秒钟落在垂直于光线方向上面S＝1 cm2上的光电子数是多少？

(h＝6.63×10－34

J·s)