高中物理 第17章 波粒二象性 1 能量量子化課件 新人教版選修35

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1、第十七章1能量量子化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解熱輻射和黑體輻射的概念，了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.2.了解能量子的概念及其提出的科學(xué)過程.3.了解宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn).內(nèi)容索引知識(shí)探究 題型探究達(dá)標(biāo)檢測知識(shí)探究一、黑體與黑體輻射一、黑體與黑體輻射導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究1.什么是熱輻射？這種輻射與物體的溫度有何關(guān)系？與材料種類及表面狀況有關(guān)嗎？答案答案答案(1)一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射.(2)輻射強(qiáng)度按波長的分布情況是：隨物體的溫度的升高，熱輻射中波長較短的電磁波成分越來越強(qiáng).(3)有關(guān).2.什么是黑體輻射？它與熱輻射有什么不同？答案答案答案(1)能夠完全吸收各種波

2、長的電磁波的物體，叫做黑體.(2)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān).而熱輻射還與其他因素有關(guān)(材料的種類和表面狀況).知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.熱輻射(1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與有關(guān)，所以叫熱輻射.(2)特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的 而有所不同.2.黑體(1)定義：某種物體能夠 入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡稱黑體.(2)黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的有關(guān).物體的溫度溫度完全吸收反射溫度即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)黑體一定是黑色的物體.()(2)能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫

3、黑體.()(3)只有高溫物體才能輻射電磁波.()(4)溫度越高，黑體輻射電磁波的強(qiáng)度越大.()二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究1.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長分布如圖1所示，當(dāng)溫度從1300 K升高到1700 K時(shí)，各種波長的電磁波的輻射強(qiáng)度怎么變？輻射強(qiáng)度極大值對(duì)應(yīng)的波長如何變化？圖1答案答案變強(qiáng).輻射強(qiáng)度極大值向波長較短的方向移動(dòng)，即變短.答案2.你認(rèn)為現(xiàn)實(shí)生活中存在理想的黑體嗎？答案答案答案現(xiàn)實(shí)生活中不存在理想的黑體，實(shí)際的物體都能輻射紅外線(電磁波)，也都能吸收和反射紅外線(電磁波)，絕對(duì)黑體不存在，是理想化的模型.知識(shí)梳理知識(shí)梳理黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.隨著溫

4、度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都 .2.隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向著波長 的方向移動(dòng).增加較短即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)黑體是一種客觀存在的物質(zhì).()(2)黑體輻射隨溫度升高強(qiáng)度變強(qiáng).()答案三、能量子三、能量子導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究某激光器能發(fā)射波長為的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值嗎？是連續(xù)的還是一份一份的？設(shè)普朗克常量為h，那么每個(gè)激光光量子的能量是多少？如激光發(fā)射功率為P，那么每秒鐘發(fā)射多少個(gè)光量子？答案知識(shí)梳理知識(shí)梳理能量子1.定義：普朗克認(rèn)為，振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位 地輻射或吸收

5、的，這個(gè)不可再分的最小能量值叫做 .2.能量子大小： ，其中是電磁波的頻率，h稱為 .h6.6261034Js(一般取h6.631034 Js).3.能量的量子化：在微觀世界中能量是 的，或者說微觀粒子的能量是 的.整數(shù)倍一份一份能量子h量子化分立普朗克常量即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍.()(2)能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比.()答案題型探究一、黑體輻射的規(guī)律1.一般物體與黑體的比較 熱輻射特點(diǎn)吸收、反射特點(diǎn)一般物體輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)黑體輻射電

6、磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射2.隨著溫度的升高，黑體輻射的各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加，且輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng).例例1(多選)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖2所示，由圖可知A.隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加B.隨溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加C.隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的 方向移動(dòng)D.隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動(dòng)圖2答案解析解析由題圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，且輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，當(dāng)溫度降低時(shí)，上述變化都將反過來.解析針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是

7、A.黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種 類及表面狀況有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及 表面狀況無關(guān)D.如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面 經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體答案二、能量子的理解和計(jì)算1.物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài).2.在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)我們可以認(rèn)為：物體的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時(shí)必

8、須考慮能量量子化.3.能量子的能量h，其中h是普朗克常量，是電磁波的頻率.例例2人眼對(duì)綠光較為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm的綠光時(shí)，只要每秒鐘有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺.普朗克常量為6.631034 Js，光速為3.0108 m/s，則人眼能察覺到綠光時(shí)所接收到的最小功率是A.2.31018 W B.3.81019 WC.7.01010 W D.1.21018 W答案解析例例3(多選)對(duì)于帶電微粒的輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法正確的是A.以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C.吸收的能量可以是連續(xù)的D.輻射和吸收的能量是量

9、子化的答案解析解析帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)是以最小能量值能量子的整數(shù)倍或一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的，故選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤.解析達(dá)標(biāo)檢測1.在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特性，就可以確定爐內(nèi)的溫度.如圖3所示是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波長的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是A.T1T2B.T1T2C.隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有所降低D.隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長 方向移動(dòng)123答案圖32.(多選)關(guān)于對(duì)普朗克能量子假說的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是A.振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一能量值B.帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C.能量子與電磁波的頻率成正比D.這一假說與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的123解析答案解析解析由普朗克能量子假說可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，A錯(cuò)誤，B正確；最小能量值h，C正確.3.小燈泡的功率P1 W，設(shè)其發(fā)出的光向四周均勻輻射，平均波長106 m，求小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)是多少？(h6.631034 Js)答案答案51018(個(gè))解析解析每秒鐘小燈泡發(fā)出的能量為EPt1 J1個(gè)光子的能量：小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)：123解析答案