2012高中物理 6.2 量子世界学案6 鲁科版必修2

用心 爱心 专心1 6 6 2 2 量子世界量子世界 学案学案 4 4 学习目标学习目标 1 了解热辐射的能力与波长和温度有关 进而了解黑体辐射 2 2 知道普朗克 量子假说 的主要内容 3 3 知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点 4 4 知道光具有波粒二象性和物质波的假设及验证 学习重点学习重点 量子的概念 光的波粒二象性及物质波 知识要点知识要点 1 紫外灾难 温度越高 辐射越强 辐射的波长越短 温度越高 辐射越强 辐射的波长越短 2 能量不连续 量子假说 辐射是不连续的 是一份一份地进行 每一份能量称为一个量子 辐射的 总能量E为量子的整数倍 量子的能量与频率 成正比 与波长成反比 式中c为真空中的光速 h是普朗克常数 值为 6 626 10 34J s 是物理普适常数 由于量子的能量相对于宏观物体的动能或势能来说 是非常微小的 完全可以被忽 略 所以宏观物体 如铅球沿斜面滚下时 的动能或势能都是连续变化的 3 物质的波粒二象性 光是不连续的 是一份一份的 具有一定能量的物质 每一份为一个单元叫做光量子 又叫光子 光既有波动性又具有粒子性的事实 不得不使人们承认光具有波粒二象性 不过 这 里所说的粒子已不再是牛顿时代所说的微粒了 人们现在认识到 光在一定条件下 表现 为粒子性 即不连续性 而在另一定条件下 表现为波动性 物质波 物质波 典型例题典型例题 例题例题 1 1 试计算 1 波长为的可见光 其光子的能量为 2 m60 波长为的x光 即伦琴射线 其光子的能量为 0 01nm 解析解析 1 该可见光的波长为 m100 6m60 6 用心 爱心 专心2 所以 该光子的能量为 J1033J 1060 103 10636 19 6 8 34 c hE 2 这种x光的波长为 m101 11 故这种x光的能量为 J10991J 101 103 10636 14 11 8 34 c hE 达标训练达标训练 1 下列说法正确的是 A 只有高温物体才会热辐射 B 低温物体不会向外辐射电磁波 C 只有黑体在任何温度下才都会向外辐射电磁波 D 热辐射是物体中的分子 原子受到激发而辐射出电磁波的现象 2 下列哪些物体可看作黑体 A 不辐射可见光的物体 B 没有任何电磁辐射的物体 C 不能反射可见光的物体 D 不能反射任何电磁辐射的物体 3 下列关于黑体和黑体辐射的说法 正确的是 A 所谓黑体 就是黑色的物体 B 黑体是一个既不吸收热辐射也不反射热辐射的物体 C 黑体的辐射能力只与黑体辐射的电磁波波长和黑体的温度有关 D 实验表明 黑体辐射紫外线时辐射能力很强 会产生 紫外灾难 4 下列关于波粒二象性的说法正确的是 A 电子具有显著的粒子性 而且也具有波动性 B 有的光是波 有的光是粒子 C 只有光具有波动性 其他微小的粒子不可能有波动性 D 光子与电子是同样的一种粒子 5 阅读下文 按要求回答问题 自然界中的物体由于具有一定的温度 会不断向外辐射电磁波 这种辐射与温度有关 称为热辐射 热辐射具有如下特点 辐射的能量中包含各种波长的电磁波 物体的温 用心 爱心 专心3 度越高 单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大 在辐射的总能量中 各种波 长所占的百分比不同 处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时 也要吸收由其他物体辐射的电磁能 量 如果它处在平衡状态 则能量保持不变 若不考虑物体表面物质对辐射的反射作用 我们定义一种理想的物体 它能 100 吸收入射到其表面的电磁辐射 这样的物体称为黑 体 单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正 比 即 其中常量 4 0 TP 428 KmW10675 在下面的问题中 把研究对象都简单地看做黑体 有关数据及数学公式为 太阳半径 太阳表面温度T 5770K 火星半径r 3395km 球体表面积km696000 R 其中R为球半径 2 4 RS 1 每秒从太阳表面辐射的总能量为多少 2 火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为 r为火星半径 的圆盘上 2 r 已知太阳到火星的距离约为太阳半径的 400 倍 忽略其他天体及宇宙空间的辐射 试估算 火星表面的平均温度 解析解析 1 每秒从太阳表面辐射的总能量为 42 0 2 44TRPRE 代入数据解得 J10823J1077510675109661434 26 4 38 2 8 E 2 设火星表面温度为 太阳到火星的距离为d 火星单位时间内吸收到的太阳 T 光的辐射能量为 2 2 42 4 4 d r TRP 入 而 所以 Rd400 2 24 400 rT P 入 火星单位时间内向外辐射电磁波能量为 42 4TrP 入 火星应处于热平衡状态 有