第2章 2．1拨开黑体辐射的疑云

1、.21拨开黑体辐射的疑云学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是热辐射及热辐射的特性，理解黑体与黑体辐射重点2知道黑体辐射的实验规律，理解黑体辐射的强度与波长的关系重点3理解能量子的概念，理解能量量子化难点第二朵“乌云紫外灾难1黑体与黑体辐射1热辐射物体在任何温度下，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热辐射与物体的温度有关2黑体可以完全吸收投射到其外表的电磁波而不产生反射的物体，我们称之为绝对黑体，简称黑体3黑体辐射的实验规律黑体辐射电磁波的本领按波长的分布只与黑体的温度有关随着温度的升高，各种波长的辐射本领都增加；随着温度的升高，辐射本领的最大值

2、向波长较短的方向挪动2“紫外灾难科学家从理论上解释黑体辐射的规律有维恩公式和瑞利公式1维恩公式德国物理学家维恩从热力学理论出发，得到的公式只是在短波部分与实验相符，长波部分存在明显差异2瑞利公式英国物理学家瑞利从经典电磁理论出发，得到的公式在长波部分与实验吻合，短波部分偏向较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于零时，辐射本领趋于无穷大，人们称之为“紫外灾难1能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体2温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大3热辐射一定在高温下才能发生×黑体是指黑颜色的物体吗？【提示】黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸收电磁波的物体1对黑体的理解绝对的黑体实际上是不存在的，但

3、可以用某装置近似地代替如图2­1­1所示，假如在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内外表会发生屡次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体图2­1­12一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及外表状况有关既吸收又反射，其才能与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射3.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随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波

4、长较短的方向挪动如图2­1­2所示图2­1­21多项选择黑体辐射的实验规律如图2­1­3所示，由图可知 图2­1­3A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挪动D随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动【解析】由图可知，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挪动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C正确，B、D错误【答案】AC2以下表达正确的选项是 【导学号：06092019】A只有温度

5、高的物体在辐射电磁波B一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关【解析】根据热辐射定义知A错；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，还与材料种类和外表状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B、C错、D对【答案】D1热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强2在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分显著不同普 朗 克 假 设 驱 “乌 云1普朗克公式德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进展了系统的理论研究，推导出了普朗克

6、公式，把它与实验数据进展比较，发现与实验结果“令人满意地相符2普朗克设想黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小能量值h的整数倍，即Enhn1,2,3，式中为振子的频率，h是一个常量，h6.63×1034_J·s.最小能量h叫做能量子 .在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化3意义普朗克能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的开展产生了革命性的影响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3光滑程度桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的×为了得出同实验

7、相符的黑体辐射公式，普朗克提出了什么样的观点？【提示】普朗克提出了量子化的观点量子化是微观世界的根本特点，其所有的变化都是不连续的1普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的开展产生了革命性的影响，成为物理学开展史上一个重大转折点2普朗克常量h是自然界最根本的常量之一，它表达了微观世界的根本特征3多项选择对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的选项是 A以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B辐射或吸收的能量是某一最小值的整数倍C辐射和吸收的能量是量子化的D辐射的能量是量子化的，吸收的能量是连续的【解析】带电微粒的辐射和吸收能量时是以最小能量值能量子E的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的应选项A、B、C正确，D选项错【答案】ABC4氦氖激光器发射波长为6 328 的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？假设该激光器的发光功率为18 mW，那么每秒发射多少个光子？【解析】根据