高中物理第十七章波粒二象性第一节能量量子化课堂探究学案新人教选修.docx

第一节 能量量子化课堂探究探究一对黑体和黑体辐射的理解问题导引在莎士比亚的喜剧威尼斯商人中，高利贷者夏洛克对什么东西都贪得无厌，人们说他是个“黑心”的人。夏洛克贪的是金钱，“黑体”贪的是电磁波。那么到底什么是黑体？黑体辐射有什么特点？提示：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体是黑体。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。名师精讲1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： 警示 黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的，有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮。【例题1】 对黑体的认识，下列说法正确的是()A黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体的温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C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，与材料的种类及表面状况无关D如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体解析：由于黑体自身辐射电磁波，所以看上去不一定是黑的，所以选项A错误；由于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，所以选项B错误，选项C正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔成了一个黑体，所以选项D错误。答案：C反思 要把握黑体的含义，即黑体完全吸收电磁波而不反射电磁波，同时本身也辐射电 磁波，因而黑体并不一定是黑的。要理解黑体辐射的特点，即黑体辐射的电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与其他因素无关。探究二 对能量子的认识问题导引德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进行了系统的理论研究，于1900年推导出了普朗克公式。德国物理学家鲁本斯把它与实验数据进行了比较，发现与实验结果“令人满意地相符”。但所有推导都是建立在一个最重要的假设基础之上，这个假设是什么呢？提示：能量量子化假设。名师精讲1普朗克的量子化假设(1)能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍。例如，可能是或2、3当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的最小能量值叫作能量子。(2)能量子公式：h是电磁波的频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h6.6261034 Js(3)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化。2量子化假设的实验证实普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验结果“令人满意地相符”。如图所示，曲线是根据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值。3普朗克的量子化假设的意义(1)普朗克的能量子假设，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。成为物理学发展史上一个重大转折点。(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征。警示 (1)所谓量子化即分立的，不连续的：(2)从宏观世界过渡到微观世界不仅是物理量的数量变化，宏观现象中遵循的基本规则在微观领域也不一定适用。【例题2】 人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量取6.631034 Js，光速为3.0108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A2.31018 W B3.81019 WC7.01010 W D1.21018 W解析：因只要每秒有6个绿光的能量子