高中物理 第2章 波和粒子 2_1 拨开黑体辐射的疑云教师用书 沪科版选修3-5
沪科版选修3-5 2.1 拨开黑体辐射的疑云(共24张PPT)
织 学 生 观 看 了由省 委宣传 部、省 文明办 、省教 育厅、 省广电 台联合 推出了 《同上 一 堂 课 :雷 锋 伴我成 长》专 题电视 课堂节 目。并 要求三 到六年 级学生 以《雷锋告诉
“
迈克尔逊-
莫雷实验
热辐射实验
正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸 春雨，浇灌着两朵鲜花。
相对论问世
普朗克量子力学的诞生
一、热辐射 1、概念： 物体在任何温度下，都会发射电磁波。温度不
同，所发射的电磁波的频率、强度也不同。这种现象叫做
热辐射。 辐射的能量及波长的分布都随温度而变化。
重要应用：
红外传感温度仪、夜视仪（军事、 侦察）、报警器、卫星遥感仪、 头部热辐射像 导弹寻踪传感仪…
3、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
加热一黑体，黑体所吸收的能量等于在同一时间内向 外辐射的能量，这样的辐射称为黑体平衡热辐射。平衡热辐 射时黑体温度恒定。
通过实验可得到黑体辐射能量本领与波长对应关系。
黑体的辐射本领： 单位时间内，从黑体的单位面积上、波长λ附近单位
波长内所辐射出的能量
3.黑体辐射实验规律
e0(,T)
辐 射 各 种 波 长 的 本 领
高中物理第2章波和粒子1拨开黑体辐射的疑云课件沪教版选修3
解析：根据公式 ν＝cλ和 E＝hν 可知 400 nm 对应的能量子 E1＝hλc1＝6.63×10－34×430.00××1100－89 J≈4.97×10－19 J. 700 nm 对应的能量子 E2＝hλc2＝6.63×10－34×730.00××1100－89 J≈2.84×10－19 J. 答案：4.97×10－19 J 2.84×10－19 J
对热辐射和黑体辐射的理解 1．对热辐射的理解 (1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波． (2)辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同， 这是热辐射的一种特性． (3)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不 同．
2．一般物体的辐射与黑体辐射的比较
热辐射特点
吸收、反射特点
辐射与温度有关，与表 既吸收、又反射，其能
3．黑体辐射的实验规律 (1)黑体辐射的实验规律 如图画出四种温度下黑体辐射的强度与 波长的关系： ①随着温度的升高，各种波长的辐射强度 都有增加． 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．
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间 休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动 对身体不好哦~
[解析] 紫外激光能量子的值为 E0＝hλc ＝6.63×0.1305－×341×0－36×108 J≈5.68×10－19 J
则该紫外激光所含光子数
n
＝
E E0
＝
2 400 5.68×10－19
≈
4.23
×
1021(个)．
[答案] 4.23×1021(个)
高中物理第2章波和粒子2.1拨开黑体辐射的疑云沪科35沪科高二35物理
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答案
[知识梳理] 能量子
1.定义：普朗克认为(r ， ènwéi) 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
地辐一射份或(yī吸fèn)收一的份，(yī 这fèn) 个不可再分的最小能量值ε叫做
4.(能量量子化的理解)硅光电池是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 ， 真 空
(zhēnkōng)中光速为c)
，反这射种
(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
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温有度关.
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[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1)黑体(hēitǐ)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.(
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答案
三、能量子
[导学探究] 某激光器能发射波长(bōcháng)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？如果激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？
答案 光量子的能量是不连续(liánxù)的，而是一份一份的，每个光量子的能量E＝
[即学即用]
1.判断下列说法的正误.
(1)微观粒子的能量(néngliàng)只能是能量(néngliàng)子的整数√倍.(
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第二章波和粒子
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2.1拨开黑体辐射的疑云
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0002页 0080页 0144页 0170页 0196页 0235页 0291页 0331页 0356页 0381页 0451页 0549页
1.1探究动量变化与冲量的关系 1.4美妙的守恒定律 2.1拨开黑体辐射的疑云 2.3光是波还是粒子 第三章原子世界探秘 3.2原子模型的提出 3.4光谱分析在科学技术中的应用 4.1原子核结构探秘 4.3让射线造福人类 第五章核能与社会 5.2裂变及其应用 5.4核能利用与社会发展
1.1探究动量变化与冲量的关系
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1.3动量守恒定律的案例分析
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1.4美妙的守恒定律
2018-19版高中物理第2章波和粒子2.1拨开黑体辐射的疑云课件沪科版32页文档
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
2018-19版高中物理第2章波和粒子 2.1拨开黑体辐射的疑云课件沪科版
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
拉ห้องสมุดไป่ตู้
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
2017沪科版高中物理选修(3-5)2.1《揭开黑体辐射的疑云》word教案
1.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )A ．温度B ．材料C ．表面状况D ．以上都正确解析：选A.根据黑体辐射电磁波波长分布的决定因素，得其只与温度有关．2.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 ．牛顿提出的能量微粒说解析：选B.根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有所增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B 正确．3.以下宏观概念，哪些是“量子化”的( )A ．一颗树苗生长的高度B ．从车站开出的汽车驶过的路程C ．人的个数D ．烧水时温度计的示数解析：选C.A 、B 、D 三个选项描述的内容都是连续的，只有C 项是不连续的，即量子化的．4.以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是( )A ．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B ．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C ．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D ．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高解析：选BC.由辐射强度随波长变化关系知：随着温度的升高各种波长的波的辐射强度都增加．而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波．故B 、C 项正确．5.对应于3.4×10－19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？解析：根据公式E ＝hν和ν＝c λ得 ν＝E h ＝3.4×10－196.63×10－34 Hz ＝5.13×1014 Hz λ＝cν＝3.0×1085.13×1014 m ＝5.85×10－7 m. 5．13×10－14 Hz 的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×10－7 m.答案：5.13×10－14 Hz 5.85×10－7 m 黄色一、选择题1.下列说法正确的是()A．只有温度高的物体才会有热辐射B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关答案：CD2.2006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的黑体谱相关的说法中正确的是() A．微波是指波长在10－3 m到10 m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设解析：选ACD.微波是一种电磁波，传播不需要介质，B错；由于分子和原子的热运动引起的一切物体不断向外辐射的电磁波又叫热辐射，C正确．3.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解析：选ACD.由题图可知，随温度升高，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，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B 错误．4.一束红光从空气射入折射率为1.5 的玻璃，则这束红光的能量子将()A．变小B．变大C．不变D．不能确定解析：选C.光的能量子为E＝hν，光的频率并不改变，因此该题选C.5.普朗克常量是自然界的一个基本常数，它的数值是()A．6.02×10－23 mol B．6.625×10－3 mol·sC．6.626×10－34 J·s D．1.38×10－16 mol·s解析：选C.普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10－34 J·s，在记忆时关键要注意它的单位．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．在组成太阳光的各单色光中，其能量子最大的光为红光C ．在组成太阳光的各单色光中，其能量子最大的光为紫光D ．组成太阳光的各单色光，其能量子都相同解析：选AC.根据棱镜散射实验得：太阳光是由各种单色光组成的复合光，故A 正确．根据能量子的概念得：光的能量与它的频率有关，而频率又等于光速除以波长，由于红光波长最长，紫光波长最短，可以得出各单色光中能量子最强的为紫光，能量子最弱的为红光，即B 、D 错，C 正确．7.(2012·福州高二检测)某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P ，c 表示光速，h 为普朗克常量，则激光器每秒发射的光的能量子数为( )A.λP hcB.hP λcC.cP λh D ．λPhc解析：选A.每个能量子的能量E ＝hν＝hc λ，每秒钟发光的总能量为P ，则n ＝P E ＝λP hc . 8.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个绿光的光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J ·s ，光速为3.0×108m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )A ．2.3×10－18 WB ．3.8×10－19 WC ．7.0×10－10 WD ．1.2×10－18 W解析：选A.每秒有6个绿光的光的能量子射入瞳孔，所以人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为P ＝6hc λt ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－91 W ＝2.3×10－18 W. 9.红光和紫光相比，下列说法正确的是( )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 ．红光光子的能量较大；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解析：选B.红光与紫光相比，红光波长较长、频率较低、能量子能量较低、在同种介质中传播速度较大．二、非选择题10.医生用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知他的体温是多少，你知道其中的道理吗？答案：人体发出的红外线随着温度的升高，红外线的波长减小，频率增加，红外线辐射强度增加，因此可以用监测仪器测量人体的温度．11.经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为94 μm 处．根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm ＝2.90×10－2 m ·K ，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？解析：人体辐射的能量子值为E ＝h c λ＝6.63×10－34×3×10894×10－6 J ＝2.12×10－21 J ， 人体表面温度为T ＝2.90×10－2λm ＝2.90×10－294×10－6K ＝309 K ≈36 ℃. 答案：36 ℃ 2.12×10－21 J12.太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m 2接受的太阳光的功率为1.4 kW ，其中可见光部分约占45%.(1)假如认为可见光的波长约为0.55 μm.日地间距离R ＝1.5×1011 m ．普朗克常量h ＝6.6×10－34 J ·s ，估算太阳每秒辐射出的可见光能量子数为多少？(2)若已知地球的半径为6.4×106 m ，估算地球接受的太阳光的总功率．解析：(1)设地面上垂直阳光的1 m 2面积上每秒钟接收的可见光光子数为n ，则有P ×45%＝n ·h c λ. 解得n ＝0.45λP hc＝0.45×0.55×10－6×1.4×1036.6×10－34×3×108个＝1.75×1021个． 设想一个以太阳为球心，以日地间距离为半径的大球面包围着太阳．大球面接受的光能量子数即等于太阳辐射的全部光能量子数．则所求可见光能量子数．N ＝n ·4πR 2＝1.75×1021×4×3.14×(1.5×1011)2个＝4.9×1044个．(2)地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆的平面的面积．则地球接收阳光的总功率为P 地＝P ·πr 2＝1.4×3.14×(6.4×106)2 kW＝1.8×1014 kW.答案：(1)4.9×1044个 (2)1.8×1014 kW。
沪科教课标版高中物理选修3拨开黑体辐射的疑云课件
2.1 拨开黑体辐射的疑云
材料鉴赏:
19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了 很大的成功：在机械运动方面获得巨大成就。 在热学方面，成功地解释了温度、压强、气 体的内能。在电磁学方面，建立了能推断一 切电磁现象的麦克斯韦方程。另外还找到了 力、电、光、声----等都遵循的规律：能量转 化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于 这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经 发展到头了。
❖ 你能举出生活中“量子化”例子吗？
❖ 普朗克的量子化理论改变了人们对世界的根本认识。1900年不仅成为新世纪 的开始，也成为物理学的一个新纪元。18年后，普朗克为此获得了诺贝尔物 理学奖。
意义：
普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化、 物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点， 提出了能量量子化、物体辐射或吸收能量只能 一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这 不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创 物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的 认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子 力学的诞生奠定了基础。
思考与讨论
1，在炉火旁边有什么感觉？ 2，投在炉中的铁块一开始是什么颜色？ 过一会儿又是什么颜色？
固体在温度升高时颜色的变化：
800K
1000K 1200K 1400K
热辐射现象：一切物体在任何温度下都 在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度 有关，所以叫做热辐射。
辐射规律：
1.辐射的电磁波中包含各种波长的电磁波， 不同波长，辐射强度不同。
❖ 遗憾的是，普朗克虽然发现了能量子，但他不能 理解这一发现的意义，对自己的发现长期惴惴不 安。在发现能量子之后的长达１４年时间，他总 想退回到经典物理学的立场。他曾在散步时对儿 子说：“我现在做的事情，要么毫无意义，要么 可能成为牛顿以后物理学上最大的发现。”
2.1拨开黑体辐射的疑云-沪科教版选修3-5教案
2.1 拨开黑体辐射的疑云-沪科教版选修3-5教案1. 教学目标1.了解电磁辐射的基本概念和种类；2.了解黑体辐射的特点，理解普朗克“量子化假设”；3.掌握斯特藩–玻尔兹曼定律，学会计算黑体辐射功率；4.学会使用太阳光度测量仪，进行太阳光谱的观测；5.培养学生的思辩能力和科学探究精神。
2. 教学重点1.黑体辐射的特点；2.普朗克“量子化假设”；3.斯特藩–玻尔兹曼定律；4.计算黑体辐射功率。
3. 教学方法1.讲授法；2.实验法；3.讨论法。
4. 教学过程【Step 1】导入新课老师可以放一段视频，让学生们观察太阳的形态，引导学生对太阳的光谱进行初步探究。
【Step 2】概念的讲解黑体辐射是指一种理想化的辐射体，在不考虑辐射线的干扰下所发出的辐射。
普朗克“量子化假设”揭示了黑体辐射的发射规律，斯特藩–玻尔兹曼定律则描述了黑体辐射的功率密度与温度之间的关系。
【Step 3】实验操作在实验室进行黑体辐射的实验，并且进行数据的收集和处理。
学生可以根据收集到的数据计算黑体辐射功率。
【Step 4】思辨性讨论让学生们讨论太阳的光谱特征，并且开展一场关于太阳光度测量仪的讨论。
学生可以提出一些猜想，进行实验验证，以培养学生的思辩能力和科学探究精神。
【Step 5】教学实施教师可以运用讲授、实验、讨论的方式进行教学，引导学生主动思考，通过实验来加深对黑体辐射的认识和理解，探究太阳的光谱特征，并且形成自己的思考和见解。
5. 教学评价通过课堂教学，学生可以了解电磁辐射的基本概念和种类，了解黑体辐射的特点，理解普朗克“量子化假设”，掌握斯特藩–玻尔兹曼定律，并且学会计算黑体辐射功率。
通过太阳光度测量仪的实验，学生也掌握了测量仪器测量太阳光谱的方法和步骤，并且学会使用实验数据进行推理和归纳。
在教学中，教师注重引导学生思考和讨论，培养学生的探究能力和科学思维，同时在课后还可以通过作业和考试等方式对学生进行评价和检测。
(沪科版)高中物理选修3-5教师用书：第2章 2.1拨开黑体辐射的疑云 含解析
学习目标知识脉络1.知道什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射．(重点)2．知道黑体辐射的实验规律，了解黑体辐射的强度与波长的关系．(重点)3．理解能量子的概念，理解能量量子化．(难点)第二朵“乌云”——紫外灾难[先填空]1．黑体与黑体辐射(1)热辐射物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同，这种现象叫做热辐射．热辐射与物体的温度有关．(2)黑体能够完全吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射的物体，我们称之为绝对黑体，简称黑体．(3)黑体辐射的实验规律黑体辐射电磁波的本领按波长的分布只与黑体的温度有关．①随着温度的升高，各种波长的辐射本领都增加；②随着温度的升高，辐射本领的最大值向波长较短的方向移动．2．“紫外灾难”科学家从理论上解释黑体辐射的规律有维恩公式和瑞利公式．(1)维恩公式德国物理学家维恩从热力学理论出发，得到的公式只是在短波部分与实验相符，长波部分存在明显差异．(2)瑞利公式英国物理学家瑞利从经典电磁理论出发，得到的公式在长波部分与实验吻合，短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于零时，辐射本领趋于无穷大，人们称之为“紫外灾难”．[再判断]1．能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(√)2．温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(√)3．热辐射一定在高温下才能发生．(×)[后思考]黑体是指黑颜色的物体吗？【提示】黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸收电磁波的物体．[核心点击]1．对黑体的理解绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替．如图211所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．图2112．一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，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完全吸收各种入射电磁波，不反射3.黑体辐射的实验规律(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图212所示．图2121．(多选)黑体辐射的实验规律如图213所示，由图可知( )图213A．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短的方向移动【解析】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正确，B、D错误．【答案】AC2．下列叙述正确的是( )【导学号：060920xx】A．只有温度高的物体在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关【解析】根据热辐射定义知A错；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B、C错、D对．【答案】D(1)热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．(2)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分显著不同．普朗克假设驱“乌云”[先填空]1．普朗克公式德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进行了系统的理论研究，推导出了普朗克公式，把它与实验数据进行比较，发现与实验结果“令人满意地相符”．2．普朗克设想黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小能量值hν的整数倍，即E＝nhν(n＝1,2,3，…)式中ν为振子的频率，h是一个常量，h＝6.63×10－34_J·s.最小能量hν叫做能量子 .在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化．3．意义普朗克能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．[再判断]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．(√)3．光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的．(×) [后思考]为了得出同实验相符的黑体辐射公式，普朗克提出了什么样的观点？【提示】普朗克提出了量子化的观点．量子化是微观世界的基本特点，其所有的变化都是不连续的．[核心点击]1．普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点．2．普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．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．辐射或吸收的能量是某一最小值的整数倍C．辐射和吸收的能量是量子化的D．辐射的能量是量子化的，吸收的能量是连续的。
高中物理第2章波和粒子2.1拨开黑体辐射的疑云沪科35沪科高二35物理
√A.T1>T2
B.T1<T2 C.随着温度(wēndù)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
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图3
解析 答案
2.(对热辐射规律的理解)“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过，便可知道他的体温是多少，关于其中原理，下列说
答案
[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
增加 .
(zēngjiā)
2.随着温度的升高，辐射强度的极大值向着(xiàng zhe)波长较短 的方向移动.
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[即学即用] 判断下列说法的正误. (1)黑体是一种(yī zhǒnɡ)客观存在的物质×.( )
√D.这一假说与现实世界(shìjiè)相矛盾，因而是错误的
解析 由普朗克能量子假说(jiǎ shuō)可知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，A错误，B正确；
最小能量值ε＝hν，C正确.
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解析 答案
4.(能量量子化的理解)硅光电池是将光辐射的能量转化为电能.若有N个波长为λ0 的光子(guāngzǐ)打在硅光电池极板上，这些光子(guāngzǐ)的总能量为(h为普朗克常量，
温度高时辐射强且较长波长的成分强
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解析( jiě 答案(dá
3.(对能量子的理解)(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是
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2.1 拨开黑体辐射的疑云
[先填空]
1.黑体与黑体辐射
(1)热辐射
物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同，这种现象叫做热辐射.热辐射与物体的温度有关.
(2)黑体
能够完全吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射的物体，我们称之为绝对黑体，简称黑体.
(3)黑体辐射的实验规律
黑体辐射电磁波的本领按波长的分布只与黑体的温度有关.
①随着温度的升高，各种波长的辐射本领都增加；
②随着温度的升高，辐射本领的最大值向波长较短的方向移动.
2.“紫外灾难”
科学家从理论上解释黑体辐射的规律有维恩公式和瑞利公式.
(1)维恩公式
德国物理学家维恩从热力学理论出发，得到的公式只是在短波部分与实验相符，长波部分存在明显差异.
(2)瑞利公式
英国物理学家瑞利从经典电磁理论出发，得到的公式在长波部分与实验吻合，短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于零时，辐射本领趋于无穷大，人们称之为“紫外
灾难”.
[再判断]
1.能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体.(√)
2.温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.(√)
3.热辐射一定在高温下才能发生.(×)
[后思考]
黑体是指黑颜色的物体吗？
【提示】黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸收电磁波的物体.
[核心点击]
1.对黑体的理解
绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替.如图211所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体.
图211
2.一般物体与黑体的比较
(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值.
(2)随着温度的升高
①各种波长的辐射强度都有增加；
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.如图212所示.
图212
1.黑体辐射的实验规律如图213所示，由图可知( )
图213
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
E.温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
【解析】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、E错误.
【答案】ACD
2.下列叙述正确的是( )
【导学号：67080015】
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关
D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
E.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
【解析】根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁
波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B、C错、D对；根据黑体定义知E对.
【答案】ADE
(1)热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强.
(2)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分显著不同.
[先填空]
1.普朗克公式
德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进行了系统的理论研究，推导出了普朗克公式，把它与实验数据进行比较，发现与实验结果“令人满意地相符”.
2.普朗克设想
黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小能量值hν的整数倍，即E＝nhν(n＝1,2,3，…)
式中ν为振子的频率，h是一个常量，h＝6.63×10－34_J·s.
最小能量hν叫做能量子 .
在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化.
3.意义
普朗克能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响.
[再判断]
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.(√)
3.光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的.(×)
[后思考]
为了得出同实验相符的黑体辐射公式，普朗克提出了什么样的观点？
【提示】普朗克提出了量子化的观点.量子化是微观世界的基本特点，其所有的变化都是不连续的.
[核心点击]
1.普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点.
2.普朗克常量h 是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征.
3.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.辐射或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
E.辐射的能量是量子化的，吸收的能量是连续的
【解析】 带电微粒的辐射和吸收能量时是以最小能量值—能量子E 的整数倍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 、E 选项错.
【答案】 ABD
4.氦氖激光器发射波长为6 328 A 。
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 ＝h ν， 而λν＝c ，所以：
E ＝hc λ
＝
6.63×10－34×3×108
6 328×10
－10
J ＝3.14×10
－19
J.
因为发光功率已知，所以1 s 内发射的光子数为：
n ＝P ×t E ＝18×10－3×13.14×10
－19个＝5.73×1016个.
【答案】 3.14×10－19
J 5.73×1016
个。