高中物理 第十七章 波粒二象性 1 能量量子化学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

1能量量子化一、黑体与黑体辐射1．热辐射(1)热辐射：我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度与物体的温度相关，所以物理上把这种辐射称为热辐射．(2)热辐射的基本规律：物体以电磁波的形式向外辐射能量，而且在不同温度下辐射强度按电磁波波长有不同的分布．2．黑体辐射(1)黑体物体在辐射电磁波的同时，还会吸收和反射外界射来的电磁波．如果一个物体能全部吸收外来的电磁波而不产生反射，我们称之为绝对黑体，简称黑体．(2)黑体辐射黑体表面向外辐射电磁波，这个过程叫做黑体辐射．黑体辐射的状况只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关，能反映具有普遍意义的热辐射规律，是研究热辐射的理想模型．在火炉旁边有什么感觉？投入炉中的铁块颜色怎样变化？说明了什么问题？提示：在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能量．投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关．二、黑体辐射的实验规律1．黑体辐射的实验规律随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的最大值向波长短的方向移动．2．黑体辐射实验规律的理论解释(1)维恩公式：德国物理学家维恩从热学理论推出的公式，只在短波部分与实验相符；(2)瑞利公式：英国物理学家瑞利从经典电磁理论推出的公式，只在长波部分与实验相符；且根据瑞利公式，当波长趋于零时，辐射本领将会趋于无穷大，这显然与客观事实不符．由于高频范围的辐射是在紫外波段，故而被当时的科学家称为“紫外灾难”．你认为现实生活中存在理想的黑体吗？提示：现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型．三、能量子1．能量子微观世界里的能量是一份一份的，其中不可分的最小值ε叫做能量子，ε＝hν，式中的ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，h＝6.626×10－34J·s.2．量子化宏观世界里的能量是连续的，微观世界里的能量是不连续的，不是任意值，是量子化的，或者说是分立的．考点一对黑体和黑体辐射的理解(1)对黑体的理解：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．(2)对黑体辐射的理解：任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的本领．辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布．这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称为热辐射．(3)一般物体与黑体的比较：热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射(4)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，大多数物体辐射的是不能引起视觉的波长较长的电磁波——红外光；但当物体被加热到500℃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，而且热辐射中较短波长的成分越来越多，即能引起视觉的电磁波越来越多，大约在1500℃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越高．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℃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．【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根据热辐射的定义及黑体辐射的实验规律直接判断即可．【答案】ACD【解析】根据热辐射的定义，A正确；因为一般物体辐...