高中物理 2_1 撥開(kāi)黑體輻射的疑云精品課件 滬科版選修3-5

1、2．1　撥開(kāi)黑體輻射的疑云,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,,課前自主學(xué)案,,知能優(yōu)化訓(xùn)練,2．1,,,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解黑體輻射，感悟以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法．2．了解能量子的概念及提出的科學(xué)過(guò)程，領(lǐng)會(huì)這一科學(xué)突破過(guò)程中科學(xué)家的思想．重點(diǎn)難點(diǎn)：能量子的計(jì)算，能量的量子化．,課標(biāo)定位,課前自主學(xué)案,一、第二朵“烏云”——“紫外災(zāi)難”1．熱輻射實(shí)驗(yàn)表明，物體在任何溫度下，都會(huì)發(fā)射出_______，溫度不同

2、，所發(fā)出的_______的頻率、強(qiáng)度也不同，物理學(xué)把這種現(xiàn)象叫做熱輻射．物體的溫度較低時(shí)，熱輻射的波長(zhǎng)主要落在_____區(qū)域；當(dāng)溫度升高時(shí)，輻射的_______的份額增大．,電磁波,電磁波,紅外,可見(jiàn)光,2．黑體除了熱輻射之外，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來(lái)的電磁波，如果某種物體能夠完全______入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生_______，這種物體就是__________，簡(jiǎn)稱______．科學(xué)家實(shí)驗(yàn)測(cè)出了黑體的輻射本領(lǐng)跟波長(zhǎng)

3、的關(guān)系，隨著溫度的升高，一方面黑體輻射各種波長(zhǎng)電磁波的本領(lǐng)都有所_______；另一方面，輻射本領(lǐng)的最大值向波長(zhǎng)______的方向移動(dòng)．,吸收,反射,絕對(duì)黑體,黑體,增大,較短,1900年英國(guó)物理學(xué)家瑞利從經(jīng)典電磁理論推導(dǎo)出一個(gè)公式，長(zhǎng)波部分與實(shí)驗(yàn)吻合，在短波部分偏差較大，尤其在紫外一端，當(dāng)波長(zhǎng)趨于零時(shí)，輻射本領(lǐng)將趨于無(wú)窮大，顯然這是荒謬的，這種情況被人們稱為_(kāi)____________．,紫外災(zāi)難,思考感悟1．在日常生活中，有時(shí)出現(xiàn)電

4、壓低的情況，這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)白熾燈發(fā)出很暗的紅光，而電壓正常時(shí)，白熾燈發(fā)出刺眼的白光，這是為什么呢？提示：電壓低時(shí)，燈絲溫度低，電壓正常時(shí)，溫度高，由熱輻射規(guī)律，當(dāng)物體的溫度升高時(shí)，熱輻射較短波長(zhǎng)的成分越來(lái)越強(qiáng)，可見(jiàn)光所占份額增大，所以會(huì)出現(xiàn)上述情況．,二、普朗克假設(shè)驅(qū)“烏云”1．普朗克設(shè)想黑體的空腔壁是由大量振子組成的，其能量E只能是某一最小值的整數(shù)倍 ，即E＝nhν(n＝1,2,3…)，式中ν為振子的______，h是一個(gè)常量，實(shí)

5、驗(yàn)測(cè)得h＝6.63×10－34 J·s，叫______________．2．普朗克的能量量子化只有認(rèn)為振子輻射或吸收的能量是________的，理論計(jì)算的結(jié)果才能與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符．這樣的一份最小能量hν叫做_________．在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫做能量的量子化．,頻率,普朗克常量,不連續(xù),能量子,思考感悟2．量子論關(guān)于能量的觀點(diǎn)與經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)有什么不同？提示：量子論關(guān)于能量

6、的觀點(diǎn)是：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，也就是認(rèn)為微粒輻射或吸收能量時(shí)只能一份一份地進(jìn)行；經(jīng)典物理學(xué)中認(rèn)為能量是連續(xù)變化的．,核心要點(diǎn)突破,一、黑體輻射與溫度變化的關(guān)系1．一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)．2．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，如圖2－1－1所示．,圖2－1－1,(1)隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加；(2)隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度

7、的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)．特別提醒：一切物體都在不停地輻射電磁波．,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀)1．下列說(shuō)法正確的是(　　)A．只有溫度高的物體才會(huì)有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體也可以看起來(lái)很明亮，是因?yàn)楹隗w也可以有較強(qiáng)的輻射D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面狀況有關(guān)答案：CD,二、對(duì)能量子的認(rèn)識(shí)1．普朗克的量子化假設(shè)(1)能量子：振動(dòng)著的帶

8、電微粒的能量只能是某一最小能量值hν的整數(shù)倍．例如，可能是hν或2hν、3hν、…，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的．這個(gè)不可再分的最小能量值hν叫做能量子；,(2)能量子公式：E＝nhν(n＝1,2,3…)，ν是電磁波的頻率，h是一個(gè)常量，稱為普朗克常量，其值為h＝6.63×10－34 J· s；(3)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫

9、做能量的量子化．,2．普朗克的量子化假設(shè)的意義普朗克的能量子假設(shè)，使人類對(duì)微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識(shí)，對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響．普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征．普朗克與愛(ài)因斯坦、玻爾一起，被稱為量子論的三個(gè)奠基人．特別提醒：當(dāng)微觀粒子在吸收(或輻射)能量的時(shí)候，振子只能從某一能量狀態(tài)飛躍地過(guò)渡到其他能量狀態(tài)，而不能停留在不符合這些能量公式的任何中間狀態(tài)，因而吸收(或輻射)的能量也只能是

10、hν的整數(shù)倍．,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀)2．以下宏觀概念，哪些是“量子化”的(　　)A．木棒的長(zhǎng)度　　　　　　B．物體的質(zhì)量C．物體的動(dòng)量 D．學(xué)生的個(gè)數(shù)解析：選D.所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的，一份一份的，故選項(xiàng)D正確．,課堂互動(dòng)講練,在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開(kāi)一小孔，小孔可看成黑體，由小孔的熱輻射特性，就可以確定爐內(nèi)的溫度．如圖2－1－2所示，就是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波長(zhǎng)的關(guān)系圖像，則下列說(shuō)法正確的是(　

11、　),圖2－1－2A．T1＞T2B．T1＜T2C．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(zhǎng)較短方向移動(dòng),【思路點(diǎn)撥】　熟記黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律是解決本題的關(guān)鍵．【精講精析】　一般材料的物體輻射能的多少?zèng)Q定于物體的溫度(T)、輻射波的波長(zhǎng)、時(shí)間的長(zhǎng)短和發(fā)射的面積，而黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長(zhǎng)的輻射的物體，黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)．實(shí)驗(yàn)表明，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)

12、的輻射強(qiáng)度都有所增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)．從圖中可以看出，λ1＜λ2，T1＞T2，本題正確選項(xiàng)為AD.【答案】　AD,神光“Ⅱ”裝置是我國(guó)規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400 J、波長(zhǎng)λ＝0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？,【思路點(diǎn)撥】　紫外線的波長(zhǎng)已知，由c＝λ·ν，E＝hν求得紫外線能量子的值，

13、再根據(jù)激光發(fā)射的總能量為2400 J，即可求得紫外激光所含光子數(shù)．,【答案】　4.23×1021(個(gè))【規(guī)律總結(jié)】　電磁波在真空中的波速c等于電磁波波長(zhǎng)λ與電磁波頻率ν的乘積．,變式訓(xùn)練　紅、黃、綠、紫四種單色光中，能量最小的是(　　)A．紫光光子 B．紅光光子C．綠光光子 D．黃光光子解析：選B.可見(jiàn)光中按波長(zhǎng)由大到小的順序依次為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光，而頻率則由小到大，即紅光頻率最小，紫色頻率最大，由