1、21撥開黑體輻射的疑云撥開黑體輻射的疑云核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練課前自主學案課前自主學案知能優化訓練知能優化訓練2 21 1課標定位課標定位學習目標：學習目標：1.了解黑體輻射，感悟以實驗為基礎了解黑體輻射，感悟以實驗為基礎的科學探究方法的科學探究方法2了解能量子的概念及提出的科學過程，領會了解能量子的概念及提出的科學過程，領會這一科學突破過程中科學家的思想這一科學突破過程中科學家的思想重點難點：能量子的計算，能量的量子化重點難點：能量子的計算，能量的量子化課標定位課標定位課前自主學案課前自主學案一、第二朵一、第二朵“烏云烏云”“紫外災難紫外災難”1熱輻射熱輻射實驗表明

2、，物體在任何溫度下，都會發射出實驗表明，物體在任何溫度下，都會發射出_，溫度不同，所發出的，溫度不同，所發出的_的頻率、的頻率、強度也不同，物理學把這種現象叫做熱輻射強度也不同，物理學把這種現象叫做熱輻射物體的溫度較低時，熱輻射的波長主要落在物體的溫度較低時，熱輻射的波長主要落在_區域；當溫度升高時，輻射的區域；當溫度升高時，輻射的_的的份額增大份額增大電磁波電磁波電磁波電磁波紅外紅外可見光可見光2黑體黑體除了熱輻射之外，物體表面還會吸收和反射外界除了熱輻射之外，物體表面還會吸收和反射外界射來的電磁波，如果某種物體能夠完全射來的電磁波，如果某種物體能夠完全_入入射的各種波長的電磁波而不發生射的

3、各種波長的電磁波而不發生_，這種，這種物體就是物體就是_，簡稱，簡稱_科學家實驗測出了黑體的輻射本領跟波長的關系，科學家實驗測出了黑體的輻射本領跟波長的關系，隨著溫度的升高，一方面黑體輻射各種波長電磁隨著溫度的升高，一方面黑體輻射各種波長電磁波的本領都有所波的本領都有所_；另一方面，輻射本領；另一方面，輻射本領的最大值向波長的最大值向波長_的方向移動的方向移動吸收吸收反射反射絕對黑體絕對黑體黑體黑體增大增大較短較短1900年英國物理學家瑞利從經典電磁理論推導出年英國物理學家瑞利從經典電磁理論推導出一個公式，長波部分與實驗吻合，在短波部分偏一個公式，長波部分與實驗吻合，在短波部分偏差較大，尤其在

4、紫外一端，當波長趨于零時，輻差較大，尤其在紫外一端，當波長趨于零時，輻射本領將趨于無窮大，顯然這是荒謬的，這種情射本領將趨于無窮大，顯然這是荒謬的，這種情況被人們稱為況被人們稱為_紫外災難紫外災難思考感悟思考感悟1在日常生活中，有時出現電壓低的情況，這時在日常生活中，有時出現電壓低的情況，這時我們發現白熾燈發出很暗的紅光，而電壓正常時，我們發現白熾燈發出很暗的紅光，而電壓正常時，白熾燈發出刺眼的白光，這是為什么呢？白熾燈發出刺眼的白光，這是為什么呢？提示：提示：電壓低時，燈絲溫度低，電壓正常時，溫度電壓低時，燈絲溫度低，電壓正常時，溫度高，由熱輻射規律，當物體的溫度升高時，熱輻射高，由熱輻射規

5、律，當物體的溫度升高時，熱輻射較短波長的成分越來越強，可見光所占份額增大，較短波長的成分越來越強，可見光所占份額增大，所以會出現上述情況所以會出現上述情況二、普朗克假設驅二、普朗克假設驅“烏云烏云”1普朗克設想普朗克設想黑體的空腔壁是由大量振子組成的，其能量黑體的空腔壁是由大量振子組成的，其能量E只能只能是某一最小值的整數倍是某一最小值的整數倍 ，即，即Enh(n1,2,3)，式中式中為振子的為振子的_，h是一個常量，實驗測得是一個常量，實驗測得h6.631034 Js，叫，叫_2普朗克的能量量子化普朗克的能量量子化只有認為振子輻射或吸收的能量是只有認為振子輻射或吸收的能量是_的，理的，理論計

6、算的結果才能與實驗事實相符這樣的一份最論計算的結果才能與實驗事實相符這樣的一份最小能量小能量h叫做叫做_在微觀世界中能量不能在微觀世界中能量不能連續變化，只能取分立值，這種現象叫做能量的量連續變化，只能取分立值，這種現象叫做能量的量子化子化頻率頻率普朗克常量普朗克常量不連續不連續能量子能量子思考感悟思考感悟2量子論關于能量的觀點與經典物理學的觀點有量子論關于能量的觀點與經典物理學的觀點有什么不同？什么不同？提示：提示：量子論關于能量的觀點是：在微觀世界中能量子論關于能量的觀點是：在微觀世界中能量不能連續變化，只能取分立值，也就是認為微粒量不能連續變化，只能取分立值，也就是認為微粒輻射或吸收能量

7、時只能一份一份地進行；經典物理輻射或吸收能量時只能一份一份地進行；經典物理學中認為能量是連續變化的學中認為能量是連續變化的核心要點突破核心要點突破一、黑體輻射與溫度變化的關系一、黑體輻射與溫度變化的關系1一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關關外，還與材料的種類及表面狀況有關2黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，如圖體的溫度有關，如圖211所示所示圖圖211(1)隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加；所增加；(2)隨著溫度的

8、升高，輻射強度的極大值向波長隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動較短的方向移動特別提醒：特別提醒：一切物體都在不停地輻射電磁波一切物體都在不停地輻射電磁波即時應用即時應用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1下列說法正確的是下列說法正確的是()A只有溫度高的物體才會有熱輻射只有溫度高的物體才會有熱輻射B黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量能量C黑體也可以看起來很明亮，是因為黑體也可黑體也可以看起來很明亮，是因為黑體也可以有較強的輻射以有較強的輻射D一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關

9、外，還與材料的種類和表面狀況有關度有關外，還與材料的種類和表面狀況有關答案：答案：CD二、對能量子的認識二、對能量子的認識1普朗克的量子化假設普朗克的量子化假設(1)能量子：振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量子：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值最小能量值h的整數倍例如，可能是的整數倍例如，可能是h或或2h、3h、，當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是，當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的這個不可再分的最小能量值的這個不可再分的最小能量值h叫做能量子；叫做能量子；(2)能量子公式：能量子公式：Enh(n1,

10、2,3)，是電磁波是電磁波的頻率，的頻率，h是一個常量，稱為普朗克常量，其值是一個常量，稱為普朗克常量，其值為為h6.631034 J s；(3)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續變能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續變化，只能取分立值，這種現象叫做能量的量子化，只能取分立值，這種現象叫做能量的量子化化2普朗克的量子化假設的意義普朗克的量子化假設的意義普朗克的能量子假設，使人類對微觀世界的本質普朗克的能量子假設，使人類對微觀世界的本質有了全新的認識，對現代物理學的發展產生了革有了全新的認識，對現代物理學的發展產生了革命性的影響普朗克常量命性的影響普朗克常量h是自然界最基本的常量是自然界最

11、基本的常量之一，它體現了微觀世界的基本特征普朗克與之一，它體現了微觀世界的基本特征普朗克與愛因斯坦、玻爾一起，被稱為量子論的三個奠基愛因斯坦、玻爾一起，被稱為量子論的三個奠基人人特別提醒：特別提醒：當微觀粒子在吸收當微觀粒子在吸收(或輻射或輻射)能量的時能量的時候，振子只能從某一能量狀態飛躍地過渡到其他候，振子只能從某一能量狀態飛躍地過渡到其他能量狀態，而不能停留在不符合這些能量公式的能量狀態，而不能停留在不符合這些能量公式的任何中間狀態，因而吸收任何中間狀態，因而吸收(或輻射或輻射)的能量也只能的能量也只能是是h的整數倍的整數倍即時應用即時應用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2以下

12、宏觀概念，哪些是以下宏觀概念，哪些是“量子化量子化”的的()A木棒的長度木棒的長度B物體的質量物體的質量C物體的動量物體的動量 D學生的個數學生的個數解析：解析：選選D.所謂所謂“量子化量子化”應該是不連續的，一應該是不連續的，一份一份的，故選項份一份的，故選項D正確正確課堂互動講練課堂互動講練黑體輻射的實驗規律的應用黑體輻射的實驗規律的應用 在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看成黑體，由小孔的熱輻射特性，孔，小孔可看成黑體，由小孔的熱輻射特性，就可以確定爐內的溫度如圖就可以確定爐內的溫度如圖212所示，所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關系圖就是

13、黑體的輻射強度與其輻射光波長的關系圖像，則下列說法正確的是像，則下列說法正確的是()圖圖212AT1T2BT1T2C隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所降低隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所降低D隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動短方向移動【思路點撥】【思路點撥】熟記黑體輻射的實驗規律是解決熟記黑體輻射的實驗規律是解決本題的關鍵本題的關鍵【精講精析】【精講精析】一般材料的物體輻射能的多少決一般材料的物體輻射能的多少決定于物體的溫度定于物體的溫度(T)、輻射波的波長、時間的長短、輻射波的波長、時間的長短和發射的面積，而黑體是指在任何溫度下

14、，全部和發射的面積，而黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體，黑體輻射的強度按吸收任何波長的輻射的物體，黑體輻射的強度按波長的分布只與溫度有關實驗表明，隨著溫度波長的分布只與溫度有關實驗表明，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加，輻射的升高，各種波長的輻射強度都有所增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動從圖中可強度的極大值向波長較短的方向移動從圖中可以看出，以看出，12，T1T2，本題正確選項為，本題正確選項為AD.【答案】【答案】AD能量的量子化能量的量子化 神光神光“”“”裝置是我國規模最大的高功率裝置是我國規模最大的高功率固體激光系統，利用它可獲得能量為固體激光系統，利用它可獲得能量為2400 J、波、波長長0.35 m的紫外激光已知普朗克常量的紫外激光已知普朗克常量h6.631034 Js，則該紫外激光所含光子數為多，則該紫外激光所含光子數為多少？少？【思路點撥】【思路點撥】紫外線的波長已知，由紫外線的波長已知，由c，Eh求得紫外線能量子的值，再根據激光發求得紫外線能量子的值，再根據激光發射的總能量為射的總能量為2400 J，即可求得紫外激光所含，即可求得紫外激光所含光子數光子數【答案】【答案】4.231021(個個)【規律總結】【規律總結】電磁波在真空中的波速電磁波在真空中的波速c等于電等于電磁波波長磁波波長與電磁波頻率與電磁波頻