沪科版选修35 2.1 拨开黑体辐射的疑云 课件（32张）.pptx

2 1拨开黑体辐射的疑云 第2章波和粒子 学习目标 1 了解热辐射和黑体辐射的概念 了解黑体辐射的实验规律 2 了解能量子的概念及其提出的科学过程 3 了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点 内容索引 知识探究新知探究点点落实 题型探究重点难点各个击破 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 一 黑体与黑体辐射 导学探究 1 什么是热辐射 这种辐射与温度有何关系 答案物体在任何温度下 都会发射电磁波 温度不同 所发射的电磁波的频率 强度也不同 这种现象叫做热辐射 辐射强度按波长的分布情况是 随物体的温度的升高 热辐射中波长较短的电磁波成分越来越强 答案 2 什么是黑体辐射 它与热辐射有什么不同 答案能够完全吸收各种波长的电磁波而不产生反射的物体 叫做黑体 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关 而热辐射还与其他因素有关 材料的种类和表面状况 答案 知识梳理 1 热辐射 1 定义 我们周围的一切物体都在辐射电磁波 这种辐射与有关 所以叫热辐射 2 特点 热辐射强度按波长的分布情况随物体的而有所不同 2 黑体 1 定义 某种物体能够入射的各种波长的电磁波而不发生 这种物体就是绝对黑体 简称黑体 2 黑体辐射特点 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关 物体的温度 温度 完全吸收 温度 反射 即学即用 判断下列说法的正误 1 黑体一定是黑色的物体 2 能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体 3 只有高温物体才能辐射电磁波 4 温度越高 黑体辐射电磁波的强度越大 答案 导学探究 1 黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示 当温度从750k升高到6000k时 各种波长的电磁波的辐射强度怎么变化 辐射强度极大值对应的波长如何变化 二 黑体辐射的实验规律 答案 图1 答案变强 辐射强度极大值向波长较短的方向移动 即变短 2 你认为现实生活中存在理想的黑体吗 答案 答案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 知识梳理 黑体辐射的实验规律1 随着温度的升高 各种波长的辐射强度都 2 随着温度的升高 辐射强度的极大值向着波长的方向移动 增加 较短 即学即用 判断下列说法的正误 1 黑体是一种客观存在的物质 2 黑体辐射随温度升高强度变强 答案 导学探究 某激光器能发射波长为 的激光 那么激光光量子的能量可以取任意值吗 是连续的还是一份一份的 设普朗克常量为h 那么每个激光光量子的能量是多少 如果激光发射功率为p 那么每秒钟发射多少个光量子 三 能量子 答案 答案光量子的能量是不连续的 而是一份一份的 每个光量子的能量e h 知识梳理 能量子1 定义 普朗克认为 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的 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地辐射或吸收的 这个不可再分的最小能量值 叫做 2 能量子大小 其中 是电磁波的频率 h称为 h 6 626 10 34j s 一般取h 6 63 10 34j s 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 整数倍 能量子 一份一份 h 分立 量子化 普朗克常量 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 微观粒子的能量只能是能量子的整数倍 2 能量子的能量不是任意的 其大小与电磁波的频率成正比 答案 2 人眼对绿光较为敏感 正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时 只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔 眼睛就能察觉 普朗克常量为6 63 10 34j s 真空中光速为3 108m s 则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是a 2 3 10 18wb 3 8 10 19wc 7 0 10 10wd 1 2 10 18w 答案 解析 解析因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔 眼睛就能察觉 题型探究 一 黑体辐射的规律 1 一般物体的辐射与黑体辐射的比较 特别提示 1 热辐射不一定需要高温 任何物体任何温度均存在热辐射 只是温度越高 辐射的能量越多 电磁波的短波成分越多 2 并不是所有的发光都是热辐射 如激光 日光灯发光不是热辐射 2 随着温度的升高 黑体辐射的各种波长的辐射强度都有增加 且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 例1 多选 黑体辐射的实验规律如图2所示 由图可知a 随温度升高 各种波长的辐射强度都增加b 随温度降低 各种波长的辐射强度都增加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 答案 解析 解析由题图可知 随温度升高 各种波长的辐射强度都增加 且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 当温度降低时 上述变化都将反过来 图2 针对训练1关于对黑体的认识 下列说法正确的是a 黑体不仅能吸收电磁波 也能反射电磁波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 答案 1 物体在发射或接收能量的时候 只能从某一状态 飞跃 地过渡到另一状态 而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态 2 在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为 物体的运动是连续的 能量变化是连续的 不必考虑量子化 在研究微观粒子时必须考虑能量量子化 3 能量子的能量 h 其中h是普朗克常量 是电磁波的频率 二 能量子的理解和计算 例2 多选 对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点 以下说法正确的是a 以某一个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收b 辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍c 吸收的能量可以是连续的d 辐射和吸收的能量是量子化的 解析带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值 能量子 的整数倍或一份一份地辐射或吸收的 是不连续的 故选项a b d正确 c错误 答案 解析 针对训练2 神光 装置是高功率固体激光系统 利用它可获得能量为2400j 波长 为0 35 m的紫外激光 已知普朗克常量h 6 63 10 34j s 真空中光速c 3 0 108m s 则该紫外激光所含光子数为多少个 结果保留两位有效数字 答案 解析 答案4 2 1021 2 解决此类题目的关键是熟练掌握 h 和c 及e n pt等公式 达标检测 a t1 t2b t1 t2c 随着温度的升高 黑体的辐射强度都有所降低d 随着温度的升高 辐射强度的极大值向波长较短方向移动 1 对黑体辐射规律的理解 多选 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔 小孔可看做黑体 由小孔的热辐射特性 就可以确定炉内的温度 如图3所示 就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像 则下列说法正确的是 1 2 3 4 图3 答案 解析 解析一般材料的物体辐射能量的多少决定于物体的温度 t 辐射波的波长 时间的长短和发射的面积 而黑体是指在任何温度下 能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射的物体 黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关 实验表明 随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有所增加 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 从题图中可以看出 1t2 本题正确选项为a d 1 2 3 4 2 对热辐射规律的理解 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过 便可知道他的体温是多少 关于其中原理 下列说法正确的是a 人的体温会影响周围空气温度 仪器通过测量空气温度便可知道人的体温b 仪器发出的红外线遇人反射 反射情况与被测者的温度有关c 被测者会辐射红外线 辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关 温度高时辐射强且较短波长的成分强d 被测者会辐射红外线 辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关 温度高时辐射强且较长波长的成分强 1 2 3 4 答案 解析 解析根据辐射规律可知 随着温度的升高 各种波长的辐射强度都增加 随着温度的升高 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 人的体温的高低 直接决定了这个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可知道这个人的体温 c正确 1 2 3 4 3 对能量子的理解 多选 关于对普朗克能量子假说的认识 下列说法正确的是a 振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值 b 带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍c 能量子与电磁波的频率成正比d 这