能量量子化：物理学的新纪元知识梳理】知识点一：黑体与黑体辐射1．热辐射(1) 定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，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温度而有所不同2．黑体(1) 定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波如果一些物 体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，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 布与黑体的温度有关注意：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料 的种类及表面状况有关知识点二：黑体辐射的实验规律 如图所示，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐 射强度都有增加；另—方面，辐射强度的极大值向波长较 短的方向移动知识点三：能量子1. 能量子：带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值e叫做能量子2. 大小：e=hv其中v是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h=6. 626x10-34J・s(—般h=6.63x10-34j・s) 拓展点一：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，并且其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。
在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光；但当物体被加热到5000C左右时，开始发 出暗红色的可见光随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越 多，大约在1 5000C 时变成明亮的白炽光这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量在不 同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也 最高2•在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同例如，将钢加热到约800°C 时，就可观察到明亮的红色光，但在同一温度下，熔化的水晶却不辐射可见光注意：热辐射不需要高温，任何温度下物体都会发出一定的热辐射，只是温度低时辐射 弱，温度高时辐射强什么样的物体可以看做黑体1. 黑体是一个理想化的物理模型2. 如图所示，如果在一个空腔壁上开—个很小的孔， 那么射人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空腔近似看成一个绝对 黑体注意：黑体看上去不一定是黑色的，有些可看做黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮如炼钢炉口上的小孔拓展点三：普朗克能量量子化假说1．如图所示，假设与实验结果“令人满 意地相符”，图中小圆点表示实验值，曲线是 根据普朗克公式作出的。
2．能量子假说的意义普朗克的能量子假说，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，架起了电磁波的波动性与粒子性的桥梁注意：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随堂巩固】 1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的 ( )A. 木棒的长度B. 物体的质量C. 物体的动量D. 学生的个数2．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是 ( )A. 红光 B.橙光 C.黄光 D.绿光3. 关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有 ( )A. 随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B. 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C. 黑体热辐射的强度与波长无关D. 黑体辐射无任何实验4. 能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10—18J，已知可见光的平均波长约为60 “m,普朗克常量丸：6. 63 X10-34J・s,则进人人眼的光子数至少为 ()A. 1个B. 3 个 C .30 个 D. 300 个5. 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6. “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，便可 知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗?7•某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为187. 5 m的电磁波，试求：(1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子?(2)若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线2. 5km处，直径为2m的环状天线 每秒接收的光子个数以及接收功率?［参考答案］1.D 2.A 3.AB 4.B 5.ACD6. 根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了该人辐射的红外线的频率和强度。
通过监测被测者辐射的红外线的情况就自然知道了该人的体温7. (1)1031 个 / 秒 (2)4x1023 个 / 秒 4x10—4W解析：(1)每个光子的能量 E=hv =hc/入=6. 63 x10—34X3 X108 / 187. 5J =1. 06 X10—27J则每秒钟电台发射上述波长光子数N=Pt/E=1031(个/秒)2)设环状天线每秒接收光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积 S=4丌R2,而环状天线的面积s'=丌r2,所以，n' =4x1023个；接收功率P 收=4xl0—4(w)0。