拨开黑体辐射的疑云

高中物理2.1拨开黑体辐射的疑云试题 2019.091,在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，如图所示。

当变压器输入电压发生变化时，可上下调节P1、P2的位置，使输出电压稳定在220V上。

现发现输出电压低于220V，下列措施正确的是( )Ａ．P1不动，将P2向上移Ｂ．P2不动，将P1向下移Ｃ．将P1向上移，同时P2向下移Ｄ．将P1向下移，同时P2向上移2,如图所示，是一列简谐横波在某时刻的波形图。

若此时质元P正处于加速运动过程中，则此时( )Ａ．质元Q和质元N均处于加速运动过程中Ｂ．质元Q和质元N均处于减速运动过程中Ｃ．质元Q处于加速运动过程中，质元N处于减速运动过程中Ｄ．质元Q处于减速运动过程中，质元N处于加速运动过程中3,海王星是绕太阳运动的一颗行星，它有一颗卫星叫海卫1。

若将海王星绕太阳的运动和海卫1绕海王星的运动均看作匀速圆周运动，则要计算海王星的质量，需要知道的量是（引力常量G为已知量）( ) Ａ．海卫1绕海王星运动的周期和半径Ｂ．海王星绕太阳运动的周期和半径Ｃ．海卫1绕海王星运动的周期和海卫1的质量Ｄ．海王星绕太阳运动的周期和太阳的质量4,如图所示的电路中A、B是两块平行金属板，P是金属板间的一个点。

先将开关S闭合给两金属板充电，然后再将开关断开。

保持开关断开，B 板不动，将A板移动到图中虚线所示的位置。

用U1表示两金属板间的电势差，用U2表示P点与B板间的电势差。

则( )Ａ．U1减小，U2减小Ｂ．U1减小，U2不变Ｃ．U1减小，U2增大Ｄ．U1不变，U2不变5,如图a所示，水平面上质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态。

现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做匀加速直线运动，如图b所示。

研究从力F刚作用在木块A的瞬间到木块B刚离开地面的瞬间这个过程，并且选定这个过程中木块A的起始位置为坐标原点，则下列图象中可以表示力F和木块A的位移x之间关系的是( )6,⑴用螺旋测微器测一金属丝的直径，示数如图所示，读出金属丝的直径为 mm。

《拨开黑体辐射的疑云》讲义在物理学的发展历程中，黑体辐射一直是一个令人着迷又充满困惑的现象。

它就像一团笼罩在物理学天空中的疑云，直到量子力学的出现，才逐渐被驱散。

让我们先来了解一下什么是黑体。

黑体并不是指一个黑色的物体，而是一种理想化的物理模型。

它能够完全吸收所有入射的电磁辐射，并且不会反射或透射任何辐射。

这意味着，无论什么波长的光照射到黑体上，都会被它完全吸收。

那么黑体辐射又是什么呢？当黑体被加热时，它会向外发射电磁辐射，这种辐射的能量分布与黑体的温度有关。

在 19 世纪末，科学家们通过实验测量了黑体辐射的能量分布曲线。

然而，当时经典物理学的理论却无法很好地解释这些实验结果，这就引发了一系列的问题和困惑。

经典物理学中的瑞利金斯定律在长波部分与实验结果符合得较好，但在短波部分却出现了严重的偏差，理论预测的能量值趋于无穷大，这就是所谓的“紫外灾难”。

这个问题让物理学家们陷入了深深的思考。

就在这个关键时刻，普朗克站了出来。

他提出了一个革命性的假设：黑体辐射的能量不是连续的，而是以一份一份的形式发射和吸收的，每一份能量的大小与辐射的频率成正比，比例常数被称为普朗克常数。

这个假设成功地解释了黑体辐射的实验结果，开启了量子力学的大门。

普朗克的量子化假设在当时是非常大胆和创新的。

它打破了经典物理学中能量连续的观念，让人们对微观世界的认识发生了根本性的改变。

随着研究的深入，爱因斯坦进一步发展了量子理论。

他提出了光量子假说，成功解释了光电效应。

这一假说表明，光不仅具有波动性，还具有粒子性，进一步加深了人们对量子世界的理解。

黑体辐射的研究不仅推动了量子力学的发展，还对我们的日常生活产生了深远的影响。

例如，基于黑体辐射原理制造的各种高温测量仪器，在工业生产中发挥着重要作用。

再从哲学的角度来看，黑体辐射的研究让我们认识到，自然界的规律可能比我们想象的更加复杂和奇妙。

人类对真理的追求是一个不断探索和修正的过程，我们不能被固有的观念所束缚，要有勇气去突破和创新。

点囤市安抚阳光实验学校2.1 拨开黑体辐射的疑云(建议用时：45分钟)[学业达标]1.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，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D.早、晚时分太阳呈现，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高E.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【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，而热辐射不是仅辐种波长的电磁波，选项B、C、E正确.【答案】BCE2.在室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确炉内的温度.如图2­1­4所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是( )图2­1­4A.T1>T2B.T1<T2C.随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动E.与λ1对的能量子的值大于与λ2对的能量子的值【解析】一般材料的物体辐射能的多少决于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关.表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.从图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A、D、E.【答案】ADE3.关于黑体辐射的规律说法正确的有( )A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C.黑体辐射的强度与波长无关D.黑体辐射无任何规律E.物体在任何温度下都会辐射电磁波【答案】ABE4.度诺贝尔物理学奖授予了两名家，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1 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E.能量的量子化只是假说，无实际意义【解析】微波是一种电磁波，由电磁波可知，微波的波长在10－3～1 m，A正确；电磁波的传播不需要介质，B错；由于分子和原子的热运动引起的一切物体不断向外辐射的电磁波又叫热辐射，C正确，普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，D正确；普朗克的能量子假设，使人类对微观的本质有了全的认识，对物理学的发展产生了革命性的影响，E错误.【答案】ACD5.在黑体辐测出了辐射的电磁波的强度按波长的分布情况.随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有________，另一方面，辐射强度的极大值向波长________的方向移动.【解析】由得到的黑体辐射本领跟波长的关系可知，随着温度的升高，各种波长电磁波的辐射本领有所增大，且辐射本领的最大值向波长较短的方向移动.【答案】增大较短6.微观里的能量是一份一份的，其中不可分的最小值叫________，它的值为________.【解析】由普朗克的设想可知，能量的不可分的最小值叫能量子，它的值是hν.【答案】能量子hν7.如图2­1­5所示为t1、t2温度时的黑体辐射强度与波长的关系，则两温度的关系为________.图2­1­5【解析】根据黑体辐射的规律可知，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.【答案】t1＞t28.医生用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知他的体温是多少，你知道其中的道理吗？【解析】根据热辐射的规律可知，人的体温升高，人体辐射的红外线的频率和强度就会增加，通过监测被测者辐射的红外线的频率和强度，就可以知道该人的体温了.【答案】 见解析 [能力提升]9.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是多少？【解析】 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P ＝E t ，式中E ＝6ε，又ε＝hν＝h cλ，可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9W ＝2.3×10－18W. 【答案】 2.3×10－18W10.某广播电台发射功率为10 kW ，在空气中波长为187.5 m 的电磁波，试求：【：67080016】(1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子？(2)若发射的能量子四面八方视为均匀的，求在离天线2.5 km 处，直径为2 m 的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率？【解析】 (1)每个光子的能量ε＝hν＝hc /λ＝6.63×10－34×3×108/187.5 J ＝1.06×10－27J.则每秒钟电台发射上述波长光子的数目为N ＝P ·t ε＝104×11.06×10－27＝1031(个).(2)设环状天线每秒接收光子数为n 个，以电台发射天线为球心，则半径为R 的球面积S ＝4πR 2，而环状天线的面积S ′＝πr 2，所以n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫πr 24πR 2×N ＝4×1023个；接收功率P 收＝⎝ ⎛⎭⎪⎫πr 24πR 2·P 总＝4×10－4W.【答案】 (1)1031个 (2)4×1023个 4×10－4W11.经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm 处.根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm ＝2.90×10－1m·K，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34J·s)【解析】 人体表面的温度为T ＝2.90×10－1m·K λm ＝2.90×10－1940×10－6 K≈309K≈36 ℃.人体辐射的能量子的值为ε＝h c λm ＝6.63×10－34×3×108940×10－6 J ＝2.12×10－22J.【答案】 36 ℃ 2.12×10－22J。

恒口高中2013-2014高二物理学案乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海沪科3-5 编号:№ 26课题：2.1拨开黑体辐射的疑云主编：史胜波审稿：丁义浩时间： *实授课时：1班级：姓名：组号：组评：自我检测1、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2、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3、关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有( )A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．黑体热辐射的强度与波长无关 D．黑体辐射无任何实验4、以下宏观概念，哪些是“量子化”的( )A．木棒的长度 B．物体的质量 C．物体的动量 D．学生的个数5、红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( )A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光6、能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10—18J，已知可见光的平均波长约为60μm，普朗克常量为6．63 x10—34J·s，则进人人眼的光子数至少为( )A．1个 B．3个 C .30个D．300个7、2006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黑体谱相关的说法中正确的是( )A．微波是指波长在10-3m到10m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8、对应于3.4×l0—l9J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少?9、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？10、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1.4×10－3—1.6×10－3 m，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，3.2×1015个从微观上看就是空气中分子无规则运动运动_______ 。