波粒二向性01.doc

精练精评 预习指导作业疑难 解题要点检测准备 预习指导错率统计 讲评方案巩固准备 学教心得吕四中学2011-2012学年度第一学期一体化教学案 WWW.J Emil: 班级 姓名 学号2010级高二物理导学案（波粒二象性01)【课题】能量量子化【目标】1、了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。2、了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。3、了解能量子的概念【重点】黑体辐射的实验规律；能量子的概念。【难点】理解能量量子化假说【过程】前言：19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声等都遵循的规律能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，浇灌着两朵花蕾，事隔不到一年（1900年底），第一朵绽放出量子论的花瓣，紧接着（1905年）第二朵绽放出相对论的芳香。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”一、热辐射1 热辐射定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的 有关，所以叫做热辐射。2、热辐射的主要成分: 室温时波长较 的电磁波；高温时波长较 的电磁波3、如何解释热辐射大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。4热平衡状态向外发射的电磁波能量=从外界吸收的能量 二、黑体与黑体辐射1、定义：如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。2、黑体模型；在一个空腔壁上开有一个很小的孔；射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收；最终不能从空腔中射出；那么这个小孔而非空腔壁就成了一个黑体。3、自然界中有黑体存在吗？4、一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。而黑体辐射电磁波的情况只与黑体的 有关。三、黑体辐射的实验规律1、实验发现 (1)温度一定时；黑体辐射强度随波长的分布有一个 值 (2)随着温度的升高；各种波长的辐射强度都有所 ；辐射强度的极大值向波长较 的方向移动。2、经典解释（1）维恩公式解释；1896年德国维恩利用热学知识推导出一个公式，这个公式在短波区与实验非常接近，但在长波区与实验偏离很大。（2）瑞利公式解释；1900年英国瑞利从电磁学的知识出发推导出一个公式，这个公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，而且当波长趋于零时，辐射强度变成无穷大，这种情况被称为紫外灾难如图能量经典量子四、能量子：超越牛顿的发现1定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能时，只能辐射和吸收某个最小能量值的 。即：能的辐射或者吸收只能是 。这个不可再分的最小值叫做 。2能量大小：=h，其中是电磁波的频率，h称为 常量。h= 。3能量的量子化：在微观世界中能量是 的，或者说微观粒子的能量是 的，这种现象叫能量的量子化。4.普朗克能量子公式于实验结果比较，发现与实验结果令人满意地相符5能量子理论的重要意义:(1)普朗克的能量子假说，不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。能量子Eh被称为超越牛顿的发现(2) 普朗克常量h是自然界最基本的常量之-，它体现了微观世界的基本特征。1918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和h=662610-34JS【例1】人体表面辐射本领的最大值在波长为940m处，辐射的能量子的值为多大？【例2】人体也向外发出热辐射，为什么黑暗中还是看不见人呢?【例3】“非典”期间，很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗?【例4】若一无线电收音机收到的频率为108Hz的电磁波功率为1W，则1s接收到的该电磁波能量子数目为多少?【习题】1、下列说法中正确的是 A 霓虹灯发出的光是热辐射 B 熔炉中的铁水发出的光是热辐射 C 黑暗中看不见人，是因为人没有向外发出热辐射 D 黑暗中的人也向外发出辐射，且辐射的频率也在可见光范围，只是强度太弱而已2、下列说法中正确的是A 黑色的物体就是黑体 B 绝对黑体在任何温度下都是黑色的 C 绝对黑体对任何波长的电磁波都能吸收 D 在太阳光的照射下，黑体的温度将无限制地升高3已知某单色光的波长为，在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则该电磁波的辐射的能量子的值为（ ）A. B. B. C. D.4、 关于对黑体的认识，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温度有，与材料的种类及表面状况无关D. 如果在有关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5、 对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（ ）A. 温度 B材料 C表面状况 D质量6黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知 ( )A随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 7、判断题： 黑体只能吸收电磁波，而不向外辐射电磁波 普朗克首先提出能量子的概念，即Eh8某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为1875 m的电磁波，试求：(1)该电台每秒钟从天线发射多少个能量子?(2)若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线25km处，直径为2m的环状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率?参考答案1.D 2.A 3.AB 4.B 5.ACD6根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了该人辐射的红外线的频率和强度。通过监测被测者辐射的红外线的情况就自然知道了该人的体温7(1)1031个秒 (2)4x1023个秒4x104W 解析：(1)每个光子的能量 E=h=hc=663 x1034X3 X1081