高中物理 2_1 撥開黑體輻射的疑云精品課件 滬科版選修3-5

1、2．1　撥開黑體輻射的疑云,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,,課前自主學案,,知能優(yōu)化訓練,2．1,,,課標定位,學習目標：1.了解黑體輻射，感悟以實驗為基礎的科學探究方法．2．了解能量子的概念及提出的科學過程，領會這一科學突破過程中科學家的思想．重點難點：能量子的計算，能量的量子化．,課標定位,課前自主學案,一、第二朵“烏云”——“紫外災難”1．熱輻射實驗表明，物體在任何溫度下，都會發(fā)射出_______，溫度不同

2、，所發(fā)出的_______的頻率、強度也不同，物理學把這種現象叫做熱輻射．物體的溫度較低時，熱輻射的波長主要落在_____區(qū)域；當溫度升高時，輻射的_______的份額增大．,電磁波,電磁波,紅外,可見光,2．黑體除了熱輻射之外，物體表面還會吸收和反射外界射來的電磁波，如果某種物體能夠完全______入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生_______，這種物體就是__________，簡稱______．科學家實驗測出了黑體的輻射本領跟波長

3、的關系，隨著溫度的升高，一方面黑體輻射各種波長電磁波的本領都有所_______；另一方面，輻射本領的最大值向波長______的方向移動．,吸收,反射,絕對黑體,黑體,增大,較短,1900年英國物理學家瑞利從經典電磁理論推導出一個公式，長波部分與實驗吻合，在短波部分偏差較大，尤其在紫外一端，當波長趨于零時，輻射本領將趨于無窮大，顯然這是荒謬的，這種情況被人們稱為_____________．,紫外災難,思考感悟1．在日常生活中，有時出現電

4、壓低的情況，這時我們發(fā)現白熾燈發(fā)出很暗的紅光，而電壓正常時，白熾燈發(fā)出刺眼的白光，這是為什么呢？提示：電壓低時，燈絲溫度低，電壓正常時，溫度高，由熱輻射規(guī)律，當物體的溫度升高時，熱輻射較短波長的成分越來越強，可見光所占份額增大，所以會出現上述情況．,二、普朗克假設驅“烏云”1．普朗克設想黑體的空腔壁是由大量振子組成的，其能量E只能是某一最小值的整數倍 ，即E＝nhν(n＝1,2,3…)，式中ν為振子的______，h是一個常量，實

5、驗測得h＝6.63×10－34 J·s，叫______________．2．普朗克的能量量子化只有認為振子輻射或吸收的能量是________的，理論計算的結果才能與實驗事實相符．這樣的一份最小能量hν叫做_________．在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現象叫做能量的量子化．,頻率,普朗克常量,不連續(xù),能量子,思考感悟2．量子論關于能量的觀點與經典物理學的觀點有什么不同？提示：量子論關于能量

6、的觀點是：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，也就是認為微粒輻射或吸收能量時只能一份一份地進行；經典物理學中認為能量是連續(xù)變化的．,核心要點突破,一、黑體輻射與溫度變化的關系1．一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關．2．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，如圖2－1－1所示．,圖2－1－1,(1)隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加；(2)隨著溫度的升高，輻射強度

7、的極大值向波長較短的方向移動．特別提醒：一切物體都在不停地輻射電磁波．,即時應用 (即時突破，小試牛刀)1．下列說法正確的是(　　)A．只有溫度高的物體才會有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體也可以看起來很明亮，是因為黑體也可以有較強的輻射D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關外，還與材料的種類和表面狀況有關答案：CD,二、對能量子的認識1．普朗克的量子化假設(1)能量子：振動著的帶

8、電微粒的能量只能是某一最小能量值hν的整數倍．例如，可能是hν或2hν、3hν、…，當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的．這個不可再分的最小能量值hν叫做能量子；,(2)能量子公式：E＝nhν(n＝1,2,3…)，ν是電磁波的頻率，h是一個常量，稱為普朗克常量，其值為h＝6.63×10－34 J· s；(3)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現象叫

9、做能量的量子化．,2．普朗克的量子化假設的意義普朗克的能量子假設，使人類對微觀世界的本質有了全新的認識，對現代物理學的發(fā)展產生了革命性的影響．普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它體現了微觀世界的基本特征．普朗克與愛因斯坦、玻爾一起，被稱為量子論的三個奠基人．特別提醒：當微觀粒子在吸收(或輻射)能量的時候，振子只能從某一能量狀態(tài)飛躍地過渡到其他能量狀態(tài)，而不能停留在不符合這些能量公式的任何中間狀態(tài)，因而吸收(或輻射)的能量也只能是

10、hν的整數倍．,即時應用 (即時突破，小試牛刀)2．以下宏觀概念，哪些是“量子化”的(　　)A．木棒的長度　　　　　　B．物體的質量C．物體的動量 D．學生的個數解析：選D.所謂“量子化”應該是不連續(xù)的，一份一份的，故選項D正確．,課堂互動講練,在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看成黑體，由小孔的熱輻射特性，就可以確定爐內的溫度．如圖2－1－2所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關系圖像，則下列說法正確的是(　

11、　),圖2－1－2A．T1＞T2B．T1＜T2C．隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所降低D．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動,【思路點撥】　熟記黑體輻射的實驗規(guī)律是解決本題的關鍵．【精講精析】　一般材料的物體輻射能的多少決定于物體的溫度(T)、輻射波的波長、時間的長短和發(fā)射的面積，而黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體，黑體輻射的強度按波長的分布只與溫度有關．實驗表明，隨著溫度的升高，各種波長

12、的輻射強度都有所增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．從圖中可以看出，λ1＜λ2，T1＞T2，本題正確選項為AD.【答案】　AD,神光“Ⅱ”裝置是我國規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400 J、波長λ＝0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，則該紫外激光所含光子數為多少？,【思路點撥】　紫外線的波長已知，由c＝λ·ν，E＝hν求得紫外線能量子的值，

13、再根據激光發(fā)射的總能量為2400 J，即可求得紫外激光所含光子數．,【答案】　4.23×1021(個)【規(guī)律總結】　電磁波在真空中的波速c等于電磁波波長λ與電磁波頻率ν的乘積．,變式訓練　紅、黃、綠、紫四種單色光中，能量最小的是(　　)A．紫光光子 B．紅光光子C．綠光光子 D．黃光光子解析：選B.可見光中按波長由大到小的順序依次為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色光，而頻率則由小到大，即紅光頻率最小，紫色頻率最大，由