2017年高中物理人教版选修3-5课件1171能量量子化2194

第十七章
波粒二象性
-1-
1
能量量子化
-2-
1
能量量子化
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
学习目标 思维脉络 1.知道黑体和黑 体辐射,了解黑体辐 射的实验规律。 2.了解普朗克能量子 的内容,领会这一科 学突破过程中科学家 的思想。
(1)对黑体的理解:绝对的黑体实际上是不存在的,但可以用某装置近似 地代替。如图所示,如果在一个空腔壁上开一个小孔,那么射入小孔的电磁 波在空腔内表面会发生多次反射和吸收,最终不能从空腔射出,这个小孔就 成了一个绝对黑体。 (2)对黑体辐射的理解:任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波 的本领。 辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布。 这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称为热辐射。
-9-
1
能量量子化
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
(3)一般物体与黑体的比较:
热辐射特点 一般 物体 黑体 吸收、反射特点 辐射电磁波的情况与温度有关, 既吸收又反射,其能力与材料的种 与材料的种类及表面状况有关 类及入射波长等因素有关 辐射电磁波的强度按波长的分布 完全吸收各种入射电磁波,不反射 只与黑体的温度有关
提示能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的 物体是黑体。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。
-8-
1
能量量子化
首 页

第一节 能量量子化
第一页，编辑于星期日：一点 二十九分。
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
第二页，编辑于星期日：一点 二十九分。
1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体 辐射．
2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与 波长的关系．
3．了解能பைடு நூலகம்子的概念．
第三页，编辑于星期日：一点 二十九分。
第十三页，编辑于星期日：一点 二十九分。
2．黑体 (1)定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收射入 的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是黑体． 实际上黑体只是一种理想情况，如在一个空腔壁上开一个 很小的孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射 和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就形成一个绝对黑 体，如图所示．
第十八页，编辑于星期日：一点 二十九分。
(2)黑体辐射实验规律的解释． ①维恩公式解释：1896年德国物理学家维恩(W.Wien)从热 力学理论出发，得到一个公式，但它只是在短波部分与实验相 符，而长波部分与实验存在明显的差异． ②瑞利公式解释：1900年，英国物理学家瑞利(L.Ray Leigh)从经典电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果在长 波部分与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外线一 端，当波长趋于0时，辐射本领将趋于无穷大，这种情况被人 们称为“紫外灾难”．
第二十三页，编辑于星期日：一点 二十九分。
第二十四页，编辑于星期日：一点 二十九分。
典例分析
举一反三 触类旁通
第二十五页，编辑于星期日：一点 二十九分。
一、根据黑体辐射实验规律进行分析判断 【例1】 (多选题)如图所示为T1、T2温度时黑体辐射强度 与波长的关系，则下列说法正确的是( )

黑体辐射的实验规律
利用分光技术和热电偶等设备， 能够测出它所辐射的电磁波强度 按波长的分布情况绘制出如图所 示的图像，从实验数据可以看出： 一随温度的升高，各种波长的辐 射强度都有增加。二辐射强度的 极大值向波长较短的方向移动。
能量子
• 能量子（quantum）是现代物理的重要概 念。最早是由德国物理学家M·普朗克在 1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐 射能量是不连续的，只能取能量基本单位 的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的 实ν=������������得
ν=ℎ������
=
3.4×10-19 6.63×10-34
Hz=5.13×1014 Hz,
λ=������������
=
3.0×108 5.13×1014
m=5.85×10-7 m。
5.13×10-14 Hz 的频率属于黄光的频率范围,它是黄光,其波长为
又或者是星体轨迹的运算即使 出现了0.01的偏差其导致的结 果也是灾难性的，所以，根据
量子原理所组建的原子钟，完
美的解决了这个问题，最厉害 的艳原子钟，即使过了2000万 年，其时间误差依然能保持在 1秒之内。
• 在军事领域上，量子力学可 谓是大显神威，无论是核武 器的研究，又或者是导弹系 统的创建它都参与其中，甚 至连激光武器，都离不开量 子力学。激光武器之所以能 被开发运用，其根本理论来 源于普朗克发现的量子力学 原理，里面详细介绍了光子， 电子等现代激光武器的原理。
铁块在温度升高时颜色的变化
发展历史
• 发展历史 • 1889年O.lummer等测定了黑体辐射光谱能量分布
的实验数据。 • 1879年J.Stefan根据实验数据确立了黑体辐射力正
比绝对温度的四次方规律。 • 1884年L.Boltzmann从理论上证实了上述定律。 • M.Planck • M.Planck • 1896年Wien位移定律。 • 19世纪末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。 • 1900年M.Planck定律。

人教版高中物理选修3-5
17.1 能量量子化
1. 概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波 长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。
固体在温度升高时颜色的变化
800 K
1000 K
1200 K
1400 K
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橘红到黄白色。
如：一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
3.红、橙、黄、绿四种单色光中,光子能量最小的
是( A ) A.红光 B.橙光 C.黄光 D.绿光
hv h c
4.小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平 均波长λ＝10－6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？ (h＝6.63×10－34 J·s) 解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J 1个光子的能量：
TT
空腔
平行光管
三棱镜
2、黑体辐射的实验规律
M 0 (,T )
1700k 1500k 1300k

特点：随温度的升高
①各种波长的辐射强度都在 增加；
②绝对黑体的温度升高时， 辐射强度的最大值向短 波方向移动。
即时讨论2
用心观察图中居民楼，如果从远处看窗子，有的较 亮些，有的较暗些，为什么？ • 哪里是黑体？哪里是黑体辐射？
昏黄色
接近白色
2. 特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度 升高，电磁波的短波成分增加。
注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。
3. 热辐射的主要成分：室温时，波长较长的电磁波；高 温时，波长较短的电磁波。
低温物体发出的是红外光； 炽热物体发出的是可见光； 高温物体发出的是紫外光。
即时讨论1
ε＝hν＝hλc＝6.63×101－03－4× 6 3×108 J＝1.989×10－19 J