《2015-2016学年高中物理 第四章 波粒二象性 第1节 量子概念的诞生教科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015-2016学年高中物理 第四章 波粒二象性 第1节 量子概念的诞生教科版选修3-5（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 量子概念的诞生 自主学习 一、热辐热辐 射问题问题 、黑体与黑体辐辐射 1热辐热辐 射：周围围的一切物体都在辐辐射电电磁波 ，这这种辐辐射的强度随波长长如何分布都与物体的 _相关，所以叫做热辐热辐 射 2黑体：某物体能够够_吸收外来电电磁波 而不发发生反射，这这种物体称为绝对为绝对 黑体，简简称 黑体. 3黑体辐辐射：黑体表面向外辐辐射电电磁波的强 度按波长长分布的情况与温度有关 温度 全部 二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞论诞 生的 历历史意义义 1能量子：普朗克认为认为 ，带电带电 微粒辐辐射或者吸 收能量时时，只能辐辐射或吸收某个最小能量值值的 _即：能的辐辐射或者吸收只能是
2、一份一份 的这这个不可再分的最小能量值值叫做_ 2能量子大小：h，其中是电电磁波的频频率 ，h称为为普朗克常量h_Js 3能量子概念的引入，解决了黑体辐辐射问题问题 ， 向人们们展示了自然过过程的非连续连续 特性，标标志着量 子论论的诞诞生 整数倍 能量子 6.631034 量子概念是 1900 年普朗克首先提出的，距今已 有一百多年的历史。其间，经过爱因斯坦、玻尔、德 布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理 大师的创新努力，到 20 世纪 30 年代，就建立了一 套完整的量子力学理论。 两朵 乌云 迈克耳孙-莫雷实验，在寻找以太时得出 了否定的结果。 黑体辐射实验，得到了无法用经典物
3、理学 理论作出解释的结果。 学习活动一、热辐射 1.热辐射： 一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，且 辐射强度随波长的变化与温度有关，这种辐射称为热 辐射。 问题1：什么是热辐射？你能举出热辐射的实例吗？ 例如：铁块温度升高，则从看不出 发光到发出暗红到橙色到黄白色的光 。 这种与温度有关的辐射称为热辐射。 热辐射 - 热能转化为电磁能的过程。 钢水 高温物体发出的是 紫外光。 炽热物体发出的是 可见光， 低温物体发出的是 红外光， 运动时人 体各部分 温度分布 头部各部分温度不同， 它们的热辐射存在差异 ，这种差异可通过热象 仪转换成可见光图像。 红外夜视图 2. 对热辐射的初步认识 (
4、1) 任何物体任何温度均存在热辐射； (2) 热辐射谱是连续谱； (3) 热辐射谱与温度有关： 温度 发射的能量电磁波的短波成分 如一个20W的白炽灯和一个200W的白炽灯发出的光 昏黄色亮 刺眼 直觉: 注意： 低温物体发出的是红外光 热辐射与温度有关 炽热物体发出的是可见光 激光、日光灯发光 高温物体发出的是紫外光 不是热辐射 学习活动二、黑体辐射 1.黑体： 物体能够全部吸收外来的电磁波 而不发生反射，这种物体称为黑体。 2.黑体辐射： 加热黑体，黑体表面向外辐射电 磁波，就称为黑体辐射。 问题：什么是黑体？ 什么是黑体辐射？ 0 1 2 3 4 5 6 (m) 1700K 1500K
5、1300K 1100K 实验结果 3.黑体辐射规律： 辐射强度随波长的分布曲线 普朗克假设： 普朗克认为：金属空腔中的电子振动可视为一维谐 振子，这些谐振子辐射电磁波，也从周围电磁场中 吸收能量。谐振子的能量不能连续变化，只能取一 系列分立的值，其最小的能量称为能量子，与频率 成正比，即 。 谐谐振子辐辐射和吸收的能量只能是的 整数倍。 12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 学习活动三：量子概念的诞生 普朗克的能量子概念 （普朗克公式） 热辐射的电磁波能量是不连续的，只能取 一些分立的值： 量子数：n=0,1,2,3， 普朗克常量：h=6.6310-34JS 能量子：=h 电磁波频率： 普朗克
6、公式的理论曲线 0 * * * * * * * * * * * * * * * * 普朗克黑体辐射公式 普朗克常量 12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 普朗克认为认为 能量是量子化的，为为什么我们们 感觉觉不到宏观观物体的量子化特征？ 提示：对对于宏观观物体，因为为普朗克常量h非常 小，可认为趋认为趋 近于零，量子化的特征显显示不出 来 思考感悟 例1. 下面各物体, 哪个是绝对黑体 (A)不辐射可见光的物体 (B)不辐射任何光线的物体 (C)不能反射可见光的物体 (D)不能反射任何光线的物体 12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 思考 例2.关于对黑体的认识，下列说法正确的是( ) A黑体
7、只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去 是黑的 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 解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑 的，A错误。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，B错误，C正确。小 孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成 了一个黑体，而不是空腔，D错误。 答案：C 点评：黑体完全吸收电磁波而不反射，同 时其本身也辐射电磁
8、波；黑体辐射电磁波的强 度按波长的分布只与温度有关，与其他因素无 关。 例3.(湛江市20142015学年高二质检)在实验室 或工厂的高温炉子上开一个小孔，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波长的关系 图象，则下列说法正确的是( ) AT1T2 BT1T2 C随着温度的升高，黑体的辐辐射强 度都有所降低 D随着温度的升高，辐辐射强度的极大值值向波长较长较 短的方 向移动动 解析：一般材料的物体辐射能的多少决定于物 体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发 射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸 收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按 波长的分布只与温度有关。实验表明，随着温 度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加， 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从 题图中可看出，1T2。本题正确选 项为A、D。
