高中物理第十七章 波粒二象性17.1

1、免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：选修 3-5【学习目标】第十七章 波粒二象性 17.1 能量量子化1 知道什么是黑体与黑体辐射。2 了解“紫外灾难”。3 知道什么叫能量子及其含意。重点：黑体辐射的实验规律 能量量子化难点：黑体辐射的理解【自主预习】1.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如果某种物体能够_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。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_有关。3普朗克假说：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

2、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_， _， 是电磁波的频率，h 是一个常量，后被称为普朗克 常量。其值为 h_ js。4.黑体与黑体辐射(1)热辐射定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。 热辐射的特点物体在任何温度下都会发射电磁波，热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。当 物体温度较低时(如室温)，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波(在红外线区域)，不能引起人 的视觉；当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大。(2)黑体定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反

3、射外界射来的电磁波。如果一个物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。黑体辐射的特性：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。5.黑体辐射的实验规律(1) 温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。(2) 随着温度的升高1 各种波长的辐射强度都有增加；2 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，黑 体一般物体热辐射特点辐射电磁波的强度按波长 (或频率)的 辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表 分布只与黑体的温度有关 面状况有关免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：免费教学资源，

4、还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：吸收及反射 特点完全吸收各种入射电磁波，不反射既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入 射波长等因素有关【典型例题】【例 1】黑体辐射的实验规律如图 1713 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【例 2】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

5、 c能量子与电磁波的频率成正比d这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的【例 3】红光和紫光相比( )a红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 b红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 c红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 d红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小【例 4】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？免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网

6、：【课后练习】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2关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是( )a 热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波b 温度越高，物体辐射的电磁波越强c 辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料

7、种类及表面状况无关d 常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色3红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( )a红光c黄光b橙光d绿光4某种光的光子能量为 e，这种光在某一种介质中传播时的波长为 ，则这种介质的折射率为 ( )ea.hchc.eeb.chhd.e5某激光器能发射波长为 的激光，发射功率为 p，c 表示光速，h 表示普朗克常量，则激光 器每秒发射的能量子数为( )pca.hhcb.免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：33631.610348免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：www.91daoxue

8、.compc.hccd.hp62006 年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的 黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作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 10m 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7在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方 面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的

9、体温约为 37 ，它发出的最强的热辐射的波长为 。根据热辐射理论， 与辐射源的绝对温度 t 的关系m m近似为 t 2.9010 mk。m(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为( )a7.8105mb9.410 mc1.16104md9.7108m(2)老鼠发出的最强的热辐射属于( )a可见光波段 c红外波段b紫外波段 dx 射线波段8二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是 1.410 3m，相应的频率范围是_，相应的光子能量的范围是_，“温室效应”使大气全年的平 均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的 _。 ( 已知普朗克常量 h 6.610 js，真空中的光速

10、 c3.010 m/s。结果取两位数字)9神光“”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为 2 400 j、波长 为 0.35 m 的紫外激光，已知普朗克常量 h6.6310 光所含光子数为多少个？(取两位有效数字)。34js，则该紫外激免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：10氦氖激光器发出波长为 633 nm 的激光，当激光器的输出功率为 1 mw 时，每秒发出的 光子数为多少个？免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91

11、 导学网：8349198919h hv免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：例题答案：1. 【答案】a、c、d【解析】由图可知，随温度升高，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，当温度降低时，上述变化都将反过来。故 a、c、d 正确，b 错误。2. 解析：根据普朗克能量子假说知，a 错误，b、c 正确；普朗克能量子假说反映的是微观 世界的特征，不同于宏观世界，d 错误。答案：b、c3. 解析：此题只需比较红光和紫光的区别就行了，红光与紫光相比，红光波长较长、频率 较低、光子能量较低、

12、在同种介质中传播速度较快，正确答案为 b。答案：b4.【答案】4.971019 j 2.841019 jc【解析】根据公式 和 h 可知400 nm 对应的能量子c h 6.6310 1 13.010 j400104.9710 j 700 nm 对应的能量子c h 6.6310 2 22.8410 j 课后练习答案：343.010 j700101. 解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故 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 b 错、c 对；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 d 错误。答案：c2. 解析：一切物体都不停地

13、向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，a 错误， b 正确；选项 c 是黑体辐射的特性，c 错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，d 错误。答案：b3. 解析：在四种颜色的光中，红光的波长最长而频率最小，由光子的能量 h 可知红光 光子能量最小。答案：ae e4. 解析：这种光的频率为 ，则这种光在介质中的传播速度为 v 。c ch所以这种光在这种介质中的折射率为 n ，e即 c 选项正确。答案：c免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：3336t 310111122221111834213p8341515免费教学资源，还能帮您赚钱！

14、详情请登录 91 导学网：c5. 解析：每个激光光子的能量为 h ，则激光器的发射功率为 pn。其中 n 为激光器每p秒钟发射的能量子数，所以 n ，即 c 选项正确。hc答案：c6. 解析：微波是一种电磁波，传播不需要介质，b 错误；由于分子和原子的热运动引起一 切物体不断向外辐射电磁波，又叫热辐射，c 正确。答案：a、c、d7. 解析：(1)老鼠的体温 t(27337) k310 k由题设条件 与 t 的近似关系式： t2.9010m m mk2.9010 2.9010得 m9.410 m，b 正确。 m(2)可见光的波长范围 4.01077.0107m， 大于此范围，所以属于红外线，c 正确。 m也可根据老鼠的体温不高不能辐射可见光进行判断。 答案：(1)b (2)cc8. 解析：由 c 得 。则求得频率范围为 2.110 1.910 hz。又由 eh 得能量范围为 1.4101.310 j。温度越高分子无规则运动更剧烈，无规则热运动的平均动能也越