2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-5课件：第十七章 波粒二象性 17-1

2．黑体
4 完全吸收 入射的各种波 (1)定义： 某种物体能够 □ 5 反射 ， 长的电磁波而不发生 □ 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 6 温度 有关。 只与黑体的 □
二、黑体辐射的实验规律 1．如图所示，随着温度的升高，各种波长的辐射强度 都有增加。
人教版物理选修3-5 波粒二象性
第十七章
波粒二象性
第 1节
能量量子化
01课前自主学习
[动手填一填] 一、黑体与黑体辐射 1．热辐射 (1)定义：我们周围的温度 □
而有所不同。
有关，所以叫热辐射。
(2)特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的
3 温度 □
2．热辐射在高温下才能发生吗？ 提示：任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是辐
射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
3．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？
提示：投在炉中的铁块一开始是黑色，过一会儿随着 温度的升高，铁块逐渐变为红色，这是因为同一物体热辐 射的强度与温度有关。
例2
太阳光垂直射到地面上时，地面上 1 m2 接收的
太阳光的功率为 1.4 kW，其中可见光部分约占 45%。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
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J· s，估算：
(1)地面上 1 m2 面积上每秒接收到的可见光光子数？ (2)太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？
6 3 0.45 × 0.55 × 10 × 1.4 × 10 0.45λP 解 得 n ＝ hc ＝ 个＝ － 6.6×10 34×3×108
－
1.75×1021 个。
4．一般物体的热辐射与黑体辐射有什么区别？
黑体辐射：只与黑体的温度有关 温度 提示： 一般物体辐射材料种类⇒都有关 表面状况
02 课堂合作探究
要点 1．对黑体的理解
黑体辐射
(1)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。
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，数值
4 6.626×10 h＝ □
J· s 。(一般 h
J· s)
[思维辨析] 1．(1)黑体就是黑色的物体。( × ) (2)黑体是一种理想模型，生活中并不存在。但有些情 况物体可近似看成黑体。( √ ) (3)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。 (√ )
1．已知波长 λ 和波速 v，如何求频率？ v 提示：由波速公式 v＝λν 可得：ν＝ λ 。 2．发光功率与单个光子能量的关系？
提示：发光功率 P＝n· ε，其中 n 为单位时间发出的光 子数目，ε 为单个光子能量。
[解析]
(1)设地面上垂直于阳光的 1 m2 面积上每秒钟
c 接收的可见光光子数为 n，则有 P×45%＝n· hλ。
2． 辐射强度的极大值向着波长
1 较短 □
的方向移动。
三、能量子 1．定义：普朗克认为，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 再分的最小能量值 ε 叫做能量子。 2．大小：ε＝hν，其中 ν 是电磁波的
1 整数倍 □
，这个不可 ，h 是
2 频率 □
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3 普朗克常量 □
取 6.63×10
(2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体 由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。 2．黑体辐射的实验规律 在一定温度下， 黑体辐射的各种波长的电磁波强度是一 定的， 且各种波长的电磁波强度不同， 有一种波长的电磁波 强度最大； 随着温度的升高， 黑体辐射的各种波长的电磁波 的强度增加，并且辐射强度的极大值向波长较短的方向移 动。
A．T1>T2 B．T1<T2 C．随温度升高，各种波长的辐射强度都减小 D．随温度升高，辐射强度的极大值向较短波长方向移 动
解析
温度升高，各种波长的辐射强度都有增加， A
正确，B、C 错误；随着温度的升高，辐射强度的极大值向 较短波长方向移动，D 正确。
要点 1．能量子
能量量子化
黑体的空腔壁是由大量振子 ( 振动着的带电微粒 ) 组成 的，其能量只能是某一最小能量值 ε 的整数倍。例如可能是 ε 或 2ε、3ε、…。当振子辐射或吸收能量时，也是以这个最 小能量值为单位一份一份地进行。 这个不可再分的最小能量 值 ε 叫做能量子，ε＝hν，其中 ν 是电磁波的频率，h 是普 朗克常量(h＝6.626×10
提示：不是。黑体可以辐射各种波长的电磁波。
[解析]
根据热辐射的定义，A 正确；因为一般物体辐
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，而黑体辐射只与黑体的温度有关，故 B 错误，C 正确；根据黑体的定义知 D 正确。
一般物体与黑体的比较
【针对训练】 (多选)如图所示为 T1、T2 温度时黑体辐 射强度与波长的关系，则下列选项正确的是( )
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J· s)。
2．能量的量子化 在微观世界里，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．能量量子化的理解 (1) 物体在发射或吸收能量的时候，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。 (2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物 体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化； 在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 (3)能量子的能量 ε＝hν，其中，h 是普朗克常量，ν 是 电磁波的频率。
例1
(多选)下列叙述正确的是(
)
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． 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度 有关 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
1．黑体辐射有什么特殊性？
提示：黑体辐射只与温度有关，而一般物体辐射还与 材料种类和表面情况有关。 2．黑体辐射时只辐射可见光吗？