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1、21拨开黑体辐射的疑云拨开黑体辐射的疑云 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练2 21 1课标定位课标定位学学习习目目标标：1.了了解解黑黑体体辐辐射射，感感悟悟以以实实验验为为基基础础的科学探究方法的科学探究方法2了了解解能能量量子子的的概概念念及及提提出出的的科科学学过过程程，领领会会这一科学突破过程中科学家的思想这一科学突破过程中科学家的思想重点难点：能量子的计算，能量的量子化重点难点：能量子的计算，能量的量子化课标定位定位课前自主学案前自主学案一、第二朵一、第二朵“乌云乌云”“紫外灾难紫外灾难”1热辐射热辐射实实验验表表明明，
2、物物体体在在任任何何温温度度下下，都都会会发发射射出出_，温温度度不不同同，所所发发出出的的_的的频频率率、强度也不同，物理学把这种现象叫做热辐射强度也不同，物理学把这种现象叫做热辐射物物体体的的温温度度较较低低时时，热热辐辐射射的的波波长长主主要要落落在在_区区域域；当当温温度度升升高高时时，辐辐射射的的_的的份份额增大额增大电磁波电磁波电磁波电磁波红外红外可见光可见光2黑体黑体除除了了热热辐辐射射之之外外，物物体体表表面面还还会会吸吸收收和和反反射射外外界界射射来来的的电电磁磁波波，如如果果某某种种物物体体能能够够完完全全_入入射射的的各各种种波波长长的的电电磁磁波波而而不不发发生生_，这
3、这种种物体就是物体就是_，简称，简称_科科学学家家实实验验测测出出了了黑黑体体的的辐辐射射本本领领跟跟波波长长的的关关系系，随随着着温温度度的的升升高高，一一方方面面黑黑体体辐辐射射各各种种波波长长电电磁磁波波的的本本领领都都有有所所_；另另一一方方面面，辐辐射射本本领领的最大值向波长的最大值向波长_的方向移动的方向移动吸收吸收反射反射绝对黑体绝对黑体黑体黑体增大增大较短较短1900年年英英国国物物理理学学家家瑞瑞利利从从经经典典电电磁磁理理论论推推导导出出一一个个公公式式，长长波波部部分分与与实实验验吻吻合合，在在短短波波部部分分偏偏差差较较大大，尤尤其其在在紫紫外外一一端端，当当波波长长趋
4、趋于于零零时时，辐辐射射本本领领将将趋趋于于无无穷穷大大，显显然然这这是是荒荒谬谬的的，这这种种情情况被人们称为况被人们称为_紫外灾难紫外灾难思考感悟思考感悟1在在日日常常生生活活中中，有有时时出出现现电电压压低低的的情情况况，这这时时我我们们发发现现白白炽炽灯灯发发出出很很暗暗的的红红光光，而而电电压压正正常常时时，白炽灯发出刺眼的白光，这是为什么呢？白炽灯发出刺眼的白光，这是为什么呢？提提示示：电电压压低低时时，灯灯丝丝温温度度低低，电电压压正正常常时时，温温度度高高，由由热热辐辐射射规规律律，当当物物体体的的温温度度升升高高时时，热热辐辐射射较较短短波波长长的的成成分分越越来来越越强强，
5、可可见见光光所所占占份份额额增增大大，所以会出现上述情况所以会出现上述情况二、普朗克假设驱二、普朗克假设驱“乌云乌云”1普朗克设想普朗克设想黑黑体体的的空空腔腔壁壁是是由由大大量量振振子子组组成成的的，其其能能量量E只只能能是是某某一一最最小小值值的的整整数数倍倍 ，即即Enh(n1,2,3)，式式中中为为振振子子的的_，h是是一一个个常常量量，实实验验测测得得h6.631034 Js，叫，叫_2普朗克的能量量子化普朗克的能量量子化只只有有认认为为振振子子辐辐射射或或吸吸收收的的能能量量是是_的的，理理论论计计算算的的结结果果才才能能与与实实验验事事实实相相符符这这样样的的一一份份最最小小能能
6、量量h叫叫做做_在在微微观观世世界界中中能能量量不不能能连连续续变变化化，只只能能取取分分立立值值，这这种种现现象象叫叫做做能能量量的的量量子化子化频率频率普朗克常量普朗克常量不连续不连续能量子能量子思考感悟思考感悟2量量子子论论关关于于能能量量的的观观点点与与经经典典物物理理学学的的观观点点有有什什么不同？么不同？提提示示：量量子子论论关关于于能能量量的的观观点点是是：在在微微观观世世界界中中能能量量不不能能连连续续变变化化，只只能能取取分分立立值值，也也就就是是认认为为微微粒粒辐辐射射或或吸吸收收能能量量时时只只能能一一份份一一份份地地进进行行；经经典典物物理理学中认为能量是连续变化的学中
7、认为能量是连续变化的核心要点突破核心要点突破一、黑体辐射与温度变化的关系一、黑体辐射与温度变化的关系1一一般般材材料料的的物物体体，辐辐射射的的电电磁磁波波除除与与温温度度有有关外，还与材料的种类及表面状况有关关外，还与材料的种类及表面状况有关2黑黑体体辐辐射射电电磁磁波波的的强强度度按按波波长长的的分分布布只只与与黑黑体的温度有关，如图体的温度有关，如图211所示所示图图211(1)随随着着温温度度的的升升高高，各各种种波波长长的的辐辐射射强强度度都都有有所增加；所增加；(2)随随着着温温度度的的升升高高，辐辐射射强强度度的的极极大大值值向向波波长长较短的方向移动较短的方向移动特别提醒：特别
8、提醒：一切物体都在不停地辐射电磁波一切物体都在不停地辐射电磁波即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1下列说法正确的是下列说法正确的是()A只有温度高的物体才会有热辐射只有温度高的物体才会有热辐射B黑黑体体只只是是从从外外界界吸吸收收能能量量，从从不不向向外外界界辐辐射射能量能量C黑黑体体也也可可以以看看起起来来很很明明亮亮，是是因因为为黑黑体体也也可可以有较强的辐射以有较强的辐射D一一般般材材料料的的物物体体，辐辐射射电电磁磁波波的的情情况况除除与与温温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关度有关外，还与材料的种类和表面状况有关答案：答案：CD二、对能量子的认识二、对能量
9、子的认识1普朗克的量子化假设普朗克的量子化假设(1)能能量量子子：振振动动着着的的带带电电微微粒粒的的能能量量只只能能是是某某一一最最小小能能量量值值h的的整整数数倍倍例例如如，可可能能是是h或或2h、3h、，当当带带电电微微粒粒辐辐射射或或吸吸收收能能量量时时，也也是是以以这这个个最最小小能能量量值值为为单单位位一一份份一一份份地地辐辐射射或或吸吸收收的的这个不可再分的最小能量值这个不可再分的最小能量值h叫做能量子；叫做能量子；(2)能能量量子子公公式式：Enh(n1,2,3)，是是电电磁磁波波的的频频率率，h是是一一个个常常量量，称称为为普普朗朗克克常常量量，其其值值为为h6.631034
10、 J s；(3)能能量量的的量量子子化化：在在微微观观世世界界中中能能量量不不能能连连续续变变化化，只只能能取取分分立立值值，这这种种现现象象叫叫做做能能量量的的量量子子化化2普朗克的量子化假设的意义普朗克的量子化假设的意义普普朗朗克克的的能能量量子子假假设设，使使人人类类对对微微观观世世界界的的本本质质有有了了全全新新的的认认识识，对对现现代代物物理理学学的的发发展展产产生生了了革革命命性性的的影影响响普普朗朗克克常常量量h是是自自然然界界最最基基本本的的常常量量之之一一，它它体体现现了了微微观观世世界界的的基基本本特特征征普普朗朗克克与与爱爱因因斯斯坦坦、玻玻尔尔一一起起，被被称称为为量量
11、子子论论的的三三个个奠奠基基人人特特别别提提醒醒：当当微微观观粒粒子子在在吸吸收收(或或辐辐射射)能能量量的的时时候候，振振子子只只能能从从某某一一能能量量状状态态飞飞跃跃地地过过渡渡到到其其他他能能量量状状态态，而而不不能能停停留留在在不不符符合合这这些些能能量量公公式式的的任任何何中中间间状状态态，因因而而吸吸收收(或或辐辐射射)的的能能量量也也只只能能是是h的的整数倍整数倍即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2以下宏观概念，哪些是以下宏观概念，哪些是“量子化量子化”的的()A木棒的长度木棒的长度B物体的质量物体的质量C物体的动量物体的动量 D学生的个数学生的个数解解
12、析析：选选D.所所谓谓“量量子子化化”应应该该是是不不连连续续的的，一一份一份的，故选项份一份的，故选项D正确正确课堂互堂互动讲练黑体辐射的实验规律的应用黑体辐射的实验规律的应用类类型一型一例例例例1 1 在在实实验验室室或或工工厂厂的的高高温温炉炉子子上上开开一一小小孔孔，小小孔孔可可看看成成黑黑体体，由由小小孔孔的的热热辐辐射射特特性性，就就可可以以确确定定炉炉内内的的温温度度如如图图212所所示示，就就是是黑黑体体的的辐辐射射强强度度与与其其辐辐射射光光波波长长的的关关系系图图像像，则则下列说法正确的是下列说法正确的是()图图212AT1T2BT1T2C随着温度的升高，黑体的辐射强度都有
13、所降低随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D随随着着温温度度的的升升高高，辐辐射射强强度度的的极极大大值值向向波波长长较较短方向移动短方向移动【思思路路点点拨拨】熟熟记记黑黑体体辐辐射射的的实实验验规规律律是是解解决决本题的关键本题的关键【精精讲讲精精析析】一一般般材材料料的的物物体体辐辐射射能能的的多多少少决决定定于于物物体体的的温温度度(T)、辐辐射射波波的的波波长长、时时间间的的长长短短和和发发射射的的面面积积，而而黑黑体体是是指指在在任任何何温温度度下下，全全部部吸吸收收任任何何波波长长的的辐辐射射的的物物体体，黑黑体体辐辐射射的的强强度度按按波波长长的的分分布布只只与与温温度度有
14、有关关实实验验表表明明，随随着着温温度度的的升升高高，各各种种波波长长的的辐辐射射强强度度都都有有所所增增加加，辐辐射射强强度度的的极极大大值值向向波波长长较较短短的的方方向向移移动动从从图图中中可可以看出，以看出，12，T1T2，本题正确选项为，本题正确选项为AD.【答案】【答案】AD能量的量子化能量的量子化类类型二型二例例例例2 2 神神光光“”装装置置是是我我国国规规模模最最大大的的高高功功率率固固体体激激光光系系统统，利利用用它它可可获获得得能能量量为为2400 J、波波长长0.35 m的的紫紫外外激激光光已已知知普普朗朗克克常常量量h6.631034 Js，则则该该紫紫外外激激光光所
15、所含含光光子子数数为为多多少少？【思思路路点点拨拨】紫紫外外线线的的波波长长已已知知，由由c，Eh求求得得紫紫外外线线能能量量子子的的值值，再再根根据据激激光光发发射射的的总总能能量量为为2400 J，即即可可求求得得紫紫外外激激光光所所含含光子数光子数【答案】【答案】4.231021(个个)【规规律律总总结结】电电磁磁波波在在真真空空中中的的波波速速c等等于于电电磁波波长磁波波长与电磁波频率与电磁波频率的乘积的乘积变变式式训训练练红红、黄黄、绿绿、紫紫四四种种单单色色光光中中，能能量最小的是量最小的是()A紫光光子紫光光子 B红光光子红光光子C绿光光子绿光光子 D黄光光子黄光光子解解析析：选选B.可可见见光光中中按按波波长长由由大大到到小小的的顺顺序序依依次次为为红红、橙橙、黄黄、绿绿、蓝蓝、靛靛、紫紫七七色色光光，而而频频率率则则由由小小到到大大，即即红红光光频频率率最最小小，紫紫色色频频率率最大，由最大，由Eh可知，可知，B正确正确
