1　能量量子化优秀课堂实录

2017--2018学年铜山区郑集高级中学高二物理教学案

编写人：洪天龙

审核人：赵树东

时间：

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课时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．

重难点：

理解能量子概念

学习内容

活动一、课前预习（阅读课本P27-30）

教师复备

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温

度有关．

[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？

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

．

图1

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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

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

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＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h

－34－34＝6.626×10J·s(一般取h＝6.63×10 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．(

)

活动二、典例探究

一、黑体辐射的规律

1．一般物体与黑体的比较

热辐射特点

吸收、反射特点

既吸收又反射，其能力与材料

一般

辐射电磁波的情况与温度、材

的种类及入射波长等因素有物体

料的种类及表面状况有关

关

辐射电磁波的强度按波长的完全吸收各种入射电磁波，不

黑体

分布只与黑体的温度有关

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．

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例1

(多选)黑体辐射的实验规律如图2所示，由图可知(

) 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

图2

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

－348常量为6.63×10

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．2.3×1018 W

B．3.8×1019 W

－10－18C．7.0×10 W

D．1.2×10 W

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

当堂检测

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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(

) 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

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＝6.63×1034 J·s)

4．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的因素是(

)

A．温度

B．材料

C．表面状况

D．以上都正确

5．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．以上两种理论体系任何一种都能解释

D．牛顿提出的微粒说．

6．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，

则电磁波辐射的能量子ε的值为(

)

ch

A．h

B.

λλ

c

C.

D．以上均不正确

hλD．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动

7．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(

) 8．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(

) ccA．h

B．Nh

C．Nhλ0

D．2Nhλ0

λ0λ0教学反思

图3