人教版选修35 能量量子化 第1课时 学案.docx

17.1能量量子化 【学习目标】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、难点】黑体辐射实验规律、能量子概念【学习过程】知识点1：黑体和黑体辐射 1热辐射：我们周围的一切物体都在辐射_，这种辐射与物体的_有关，所以叫热辐射。特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的_而有所不同。.黑体在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果一些物体能够_吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是_,简称_。说明：(1)黑体是一个理想化的物理模型。 (2)如图所示，如果在一个空腔壁上开个很小的孔，那么射人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。这个空腔近似看成一个绝对黑体。(3)黑体看上去不一定是黑色的，有些可看做黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。如炼钢炉口上的小孔。. 黑体辐射：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的_有关。说明：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关知识点：黑体辐射的实验定律 如图所示，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度_；另方面，辐射强度的极大值向波长_的方向移动。知识点：能量子 1能量子：带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值e叫做能量子。 2大小：e=h。 其中是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h=6626x1034js(般h=6.63x1034js)。 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。【巩固练习】1.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:黑体自身辐射电磁波,不一定是黑的,故选项a错误;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,故选项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,故选项d错误。答案:c2.(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,据此以下判断正确的是()a.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大b.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间c.温度越高,辐射强度的极大值就越大d.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短解析:根据题图中黑体辐射强度与波长的关系知选项b、c、d正确。答案:bcd3.以下宏观概念,是“量子化”的是()a.木棒的长度b.物体的质量c.物体的动量d.学生的个数解析:所谓“量子化”应该是不连续的,一份一份的。故正确选项为d。答案:d4.(多选)下列叙述正确的是()a.一切物体都在辐射电磁波b.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关c.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关d.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析:根据热辐射的定义,a项正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知,一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,b项错误,c项正确;根据黑体的定义知d项正确。答案:acd5.一束红光从空气射入折射率为1.5的玻璃,则这束红光的能量子将()a.变小b.变大c.不变d.不能确定解析:光的能量子=h,光从空气射入玻璃后频率并不改变,因此该题选c。答案:c6.(多选)对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是()a.微波是指波长在10-3 m到10 m之间的电磁波b.微波和声波一样都只能在介质中传播c.黑体的热辐射实际上是电磁辐射d.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说解析:微波是一种电磁波,传播不需要介质,b错误。答案:acd7.(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是()a.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波b.当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高c.当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强d.太阳早、晚时分呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高解析:由辐射强度随波长变化关系图知,随着温度的升高,各种波长的波的辐射强度都增加,而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波,故选项b、c正确。答案:bc8.单色光从真空射入玻璃时,它的()a.波长变长,速度变小,光子能量变小b.波长变短,速度变大,光子能量变大c.波长变长,速度变大,光子能量不变d.波长变短,速度变小,光子能量不变解析:因为光的频率不变,光子的能量不变;再根据折射率n=cv=可知,光的速度变小,波长变短。答案:d9.(多选)一激光器发光功率为p,发出的激光在折射率为n的介质中波长为,若在真空中速度为c,普朗克常量为h,则下列叙述正确的是()a.该激光在真空中的波长为nb.该激光的频率为cc.该激光器在时间t内辐射的能量子数为ptnhcd.该激光器在时间t内辐射的能量子数为pthc解析:由n=cv知激光在介质中传播的速度v=cn,在真空中的波长真=c=nv=n,故a正确。频率=v=cn,故b错误。在时间t内辐射的能量e=pt,每个能量子=h=hcn,故在时间t内辐射的能量子数为e=ptnhc,故c正确,d错误。答案:ac10.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压u,则它会辐射频率为的电磁波,且与u成正比,即=ku。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为()a.h2eb.2ehc.2hed.12he解析:根据物理单位知识,表达式及变形式两侧单位是一致的,由本题中涉及的物理量:、u、e、h及与其有联系的能量表达式e=h,e=ue,由得h的单位与ue的单位相同,即h单位可用vcs表示,题中=ku,即k=u,单位可用1vs表示,选项b中2eh单位等效于cvcs=1vs,故选项b正确,a、c、d错误。答案:b作业：1关于黑体辐射的强度与波长的关系，如图所示正确的是()a b c d解析：黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动故b正确，a、c、d错误答案：b2(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：根据普朗克能量子假说，带电粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍，能量的辐射、吸收要一份一份地进行，故a、b、d正确答案：abd3近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景关于红外线和光通信，以下说法中正确的是()光通信就是将文字、数据、图象等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输红外线的频率比可见光的频率高红外光子的能量比可见光子的能量大abcd解析：无线光通信技术是光信号在空气中直接传输光纤通信中的光信号是在光纤中传输不论哪种方式，传输的都是文字，数据图象等信息而红外线的频率由电磁波谱可知比可见光的频率低，由爱因斯坦的光子论可知h，红外光子的能量比可见光的光子的能量小答案：a4关于黑体及黑体辐射下列说法正确的是()a黑体是真实存在的b黑体辐射电磁波的强度仅与温度有关c随着温度升高黑体辐射中的有些成分会增强，有些成分会减弱d随着温度升高黑体辐射中强度最强的那一部分始终不变解析：黑体并不是真实存在的，选项a错误；根据黑体辐射实验的规律可知：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，故b正确；随着黑体温度升高，辐射强度在短波区增强，长波区减弱，峰值向波长短的方向移动，故选项c、d错误；故选b.答案：b5(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，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是()at1t2bt1t2.故a正确，b错误；向外辐射强度最大的电磁波的波长随温度升高而减小，故c错误；由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故d正确故选ad.答案：ad6(多选)某光源放出波长在500600 nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mw，则它每秒钟发射的光子数可能是()a2.01015b3.01015c2.61015 d1.51015解析：每秒发出的光子数与发光功率和波长之间的关系为n，故光子数的范围在2.610153.01015个之间答案：bc7关于黑体及黑体辐射下列说法正确的是()a黑体是真实存在的b黑体辐射电磁波的强度仅与温度有关c随着温度升高黑体辐射中的有些成分会增强，有些成分会减弱d随着温度升高黑体辐射中强度最强的那一部分始终不变解析：黑体并不是真实存在的，选项a错误；根据黑体辐射实验的规律可知：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，故b正确；随着黑体温度升高，辐射强度在短波区增强，长波区减弱，峰值向波长短的方向移动，故选项c、d错误；故选b.答案：b8(多选)某光源放出波长在500600 nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mw，则它每秒钟发射的光子数可能是()a2.01015b3.01015c2.61015 d1.51015解析：每秒发出的光子数与发光功率和波长之间的关系为n，故光子数的范围在2.610153.01015个之间答案：bc9光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400700 nm.400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少(h6.631034 js)?解析：根据公式和h可知：400 nm对应的能量子1h6.631034 j4.971019 j.700 nm对应的能量子2h6.631034 j2.841019 j.答案：4.