第2章 2．1撥開黑體輻射的疑云

1、.21撥開黑體輻射的疑云學(xué) 習 目 標知 識 脈 絡(luò)1.知道什么是熱輻射及熱輻射的特性，理解黑體與黑體輻射重點2知道黑體輻射的實驗規(guī)律，理解黑體輻射的強度與波長的關(guān)系重點3理解能量子的概念，理解能量量子化難點第二朵“烏云紫外災(zāi)難1黑體與黑體輻射1熱輻射物體在任何溫度下，都會發(fā)射電磁波，溫度不同，所發(fā)射的電磁波的頻率、強度也不同，這種現(xiàn)象叫做熱輻射熱輻射與物體的溫度有關(guān)2黑體可以完全吸收投射到其外表的電磁波而不產(chǎn)生反射的物體，我們稱之為絕對黑體，簡稱黑體3黑體輻射的實驗規(guī)律黑體輻射電磁波的本領(lǐng)按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)隨著溫度的升高，各種波長的輻射本領(lǐng)都增加；隨著溫度的升高，輻射本領(lǐng)的最大值

2、向波長較短的方向挪動2“紫外災(zāi)難科學(xué)家從理論上解釋黑體輻射的規(guī)律有維恩公式和瑞利公式1維恩公式德國物理學(xué)家維恩從熱力學(xué)理論出發(fā)，得到的公式只是在短波部分與實驗相符，長波部分存在明顯差異2瑞利公式英國物理學(xué)家瑞利從經(jīng)典電磁理論出發(fā)，得到的公式在長波部分與實驗吻合，短波部分偏向較大，尤其在紫外線一端，當波長趨于零時，輻射本領(lǐng)趨于無窮大，人們稱之為“紫外災(zāi)難1能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體2溫度越高，黑體輻射電磁波的強度越大3熱輻射一定在高溫下才能發(fā)生×黑體是指黑顏色的物體嗎？【提示】黑體不是指黑顏色的物體，是指能完全吸收電磁波的物體1對黑體的理解絕對的黑體實際上是不存在的，但

3、可以用某裝置近似地代替如圖2­1­1所示，假如在一個空腔壁上開一個小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)外表會發(fā)生屢次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個小孔就成了一個絕對黑體圖2­1­12一般物體與黑體的比較熱輻射特點吸收、反射特點一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類及外表狀況有關(guān)既吸收又反射，其才能與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)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(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射3.黑體輻射的實驗規(guī)律1溫度一定時，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值2隨著溫度的升高各種波長的輻射強度都有增加；輻射強度的極大值向波

4、長較短的方向挪動如圖2­1­2所示圖2­1­21多項選擇黑體輻射的實驗規(guī)律如圖2­1­3所示，由圖可知 圖2­1­3A隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加B隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加C隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向挪動D隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較短的方向挪動【解析】由圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向挪動，當溫度降低時，上述變化都將反過來，故A、C正確，B、D錯誤【答案】AC2以下表達正確的選項是 【導(dǎo)學(xué)號：06092019】A只有溫度

5、高的物體在輻射電磁波B一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C一般物體輻射電磁波的情況只與材料有關(guān)D黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)【解析】根據(jù)熱輻射定義知A錯；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和外表狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)，B、C錯、D對【答案】D1熱輻射不一定需要高溫，任何溫度的物體都發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時輻射弱，溫度高時輻射強2在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜成分顯著不同普 朗 克 假 設(shè) 驅(qū) “烏 云1普朗克公式德國物理學(xué)家普朗克對黑體輻射問題進展了系統(tǒng)的理論研究，推導(dǎo)出了普朗克

6、公式，把它與實驗數(shù)據(jù)進展比較，發(fā)現(xiàn)與實驗結(jié)果“令人滿意地相符2普朗克設(shè)想黑體的空腔壁是由大量振子組成的，其能量E只能是某一最小能量值h的整數(shù)倍，即Enhn1,2,3，式中為振子的頻率，h是一個常量，h6.63×1034_J·s.最小能量h叫做能量子 .在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫做能量的量子化3意義普朗克能量子假設(shè)，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認識，對現(xiàn)代物理學(xué)的開展產(chǎn)生了革命性的影響1微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍2能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比3光滑程度桌面上勻速運動的小球的動能也是量子化的×為了得出同實驗

7、相符的黑體輻射公式，普朗克提出了什么樣的觀點？【提示】普朗克提出了量子化的觀點量子化是微觀世界的根本特點，其所有的變化都是不連續(xù)的1普朗克的能量子假設(shè)，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認識，對現(xiàn)代物理學(xué)的開展產(chǎn)生了革命性的影響，成為物理學(xué)開展史上一個重大轉(zhuǎn)折點2普朗克常量h是自然界最根本的常量之一，它表達了微觀世界的根本特征3多項選擇對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的選項是 A以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收B輻射或吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C輻射和吸收的能量是量子化的D輻射的能量是量子化的，吸收的能量是連續(xù)的【解析】帶電微粒的輻射和吸收能量時是以最小能量值能量子E的整數(shù)倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的應(yīng)選項A、B、C正確，D選項錯【答案】ABC4氦氖激光器發(fā)射波長為6 328 的單色光，試計算這種光的一個光子的能量為多少？假設(shè)該激光器的發(fā)光功率為18 mW，那么每秒發(fā)射多少個光子？【解析】根據(jù)