人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案2：4 1普朗克黑體輻射理論

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE14.1普朗克黑體輻射理論目標定位1.了解黑體輻射和能量子的概念.2.了解黑體輻射的實驗規(guī)律.3.知道普朗克提出的能量子假說．一、黑體與黑體輻射〖知識梳理〗1．熱輻射(1)定義：周圍的一切物體都在輻射，這種輻射與有關(guān)，所以叫熱輻射．(2)特點：熱輻射強度按波長的分布情況隨物體的不同而有所不同．2．黑體(1)定義：某種物體能夠入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體．(2)黑體輻射特點：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的有關(guān)．〖深度思考〗任何物體都能輻射紅外線，輻射強度與溫度有關(guān)．那輻射強度和顏色又有什么關(guān)系？將鐵塊投在火爐中，鐵塊的顏色會隨著溫度的升高而發(fā)生哪些變化？〖典例精析〗例1近年來軍事行動中，士兵都配帶“紅外夜視儀”，在夜間也能清楚地看清目標，主要是因為()A．“紅外夜視儀”發(fā)射出強大的紅外線，照射被視物體B．一切物體均在不停地輻射紅外線C．一切高溫物體均在不停地輻射紅外線D．“紅外夜視儀”發(fā)射出X射線，被射物體受到激發(fā)而發(fā)出紅外線二、黑體輻射的實驗規(guī)律〖知識梳理〗1．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都.2．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向著波長的方向移動．如圖1所示．圖1〖深度思考〗黑體就是絕對不發(fā)光的物體，看上去一定是黑色的，這句話對嗎？〖典例精析〗例2(多選)在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看作黑體，由小孔的熱輻射特性就可以確定爐內(nèi)的溫度．如圖2所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是()圖2A．T1>T2B．T1<T2C．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短方向移動〖歸納總結(jié)〗1．理解和熟記輻射強度隨波長的變化關(guān)系圖象是解此類問題的關(guān)鍵．2．黑體輻射的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類和表面狀況無關(guān)．三、能量子〖知識梳理〗1．定義普朗克認為，帶電微粒輻射或吸收能量時，只能是輻射或吸收某個最小能量值的，這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子．2．大小ε＝hν，其中ν是，h是，h＝(一般h取6.63×10－34J·s)．〖典例精析〗例3人眼對綠光較為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒鐘有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺．普朗克常量為6.63×10－34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W〖歸納總結(jié)〗c＝λν→光的頻率eq\o(→,\s\up7(ε＝hν))能量子的能量eq\o(→,\s\up7(E＝Pt))每秒內(nèi)發(fā)射能量子的總能量eq\o(→,\s\up7(E＝nε))能量子的個數(shù)．解決此類題目的關(guān)鍵是熟練掌握ε＝hν和c＝λν及E＝Pt＝nε等關(guān)系式．〖跟蹤訓(xùn)練〗神光“Ⅱ”裝置是我國規(guī)模最大，國際上為數(shù)不多的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400J、波長λ為0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少個？(保留兩位有效數(shù)字)課堂達標1．(對黑體輻射規(guī)律的理解)能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是()A．能量的連續(xù)經(jīng)典理論B．普朗克提出的能量量子化理論C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋D．牛頓提出的能量微粒說2．(對黑體輻射規(guī)律的理解)(多選)以下關(guān)于輻射強度與波長的關(guān)系的說法中正確的是()A．物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波B．當(dāng)鐵塊呈現(xiàn)黑色時，說明它的溫度不太高C．當(dāng)鐵塊的溫度較高時會呈現(xiàn)赤紅色，說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強D．早、晚時分太陽呈現(xiàn)紅色，而中午時分呈現(xiàn)白色，說明中午時分太陽溫度最高3．(能量子的理解及ε＝hν的應(yīng)用)(多選)關(guān)于普朗克“能量量子化”的假設(shè)，下列說法正確的是()A．認為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的B．認為能量值是連續(xù)的C．認為微觀粒子的能量是量子化的、連續(xù)的D．認為微觀粒子的能量是分立的4．(能量量子化理解及ε＝hν的應(yīng)用)紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道的閃光，每道閃光稱為一個脈沖．現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為P＝1.0×106W，所發(fā)射的光脈沖持續(xù)時間Δt＝1.0×10－11s，波長為693.4nm(1nm＝10－9m)，求：(1)每個光脈沖的長度．(2)每個光脈沖含有的光子數(shù)．(已知h＝6.63×10－34J·s，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁一、黑體與黑體輻射知識梳理電磁波物體的溫度溫度完全吸收反射溫度深度思考〖答案〗熱輻射的強度與溫度之間有著密切的關(guān)系，也就是輻射的波長與溫度有關(guān)，波長與顏色有關(guān)．鐵塊在火爐中的顏色隨溫度的升高而變化．依次是暗紅、赤紅、橘紅、黃白．例1〖答案〗B〖解析〗一切物體都在不停地向外輻射紅外線，不同物體輻射出來的紅外線不同，采用“紅外夜視儀”可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置，不受白天和夜晚的影響，即可確認出目標從而采取有效的行動．故只有B正確．二、黑體輻射的實驗規(guī)律知識梳理增加較短深度思考〖答案〗不對．黑體是理想化的模型，在低溫時所輻射的各種波長的電磁波中強度最大的是紅外線，這時看起來是黑色的；當(dāng)黑體達到高溫時，輻射的各種波長的電磁波強度均增加，其中強度最大的為可見光，這時黑體是明亮的．例2〖答案〗AD〖解析〗一般材料的物體輻射能量的多少決定于物體的溫度(T)、輻射波的波長、時間的長短和發(fā)射的面積，而黑體是指在任何溫度下，能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不反射的物體，黑體輻射的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)．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，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．從題圖中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本題正確選項為A、D.三、能量子知識梳理整數(shù)倍電磁波的頻率普朗克常量6.626×10－34J·s例3〖答案〗A〖解析〗因只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺．所以察覺到綠光所接收的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6ε，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，可解得P＝eq\f(6×6.63×10－34×3×108,530×10－9)W≈2.3×10－18W.跟蹤訓(xùn)練〖答案〗4.2×102〖解析〗每個激光光子的能量為ε＝heq\f(c,λ)，該紫外激光中所含光子數(shù)為n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(2400,6.63×10－34×\f(3.0×108,0.35×10－6))個≈4.2×1021個．課堂達標1.〖答案〗B〖解析〗根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋，故B正確．2.〖答案〗BC〖解析〗由輻射強度隨波長變化關(guān)系圖知：隨著溫度的升高各種波長的波的輻射強度都增加，而熱輻射不是僅輻射一種波長的電磁波．故B、C項正確．3.〖答案〗AD〖解析〗普朗克的理論認為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的，微觀粒子的能量是量子化的，是分立的，故A、D正確．4.〖答案〗(1)3.0×10－3m(2)3.5×1013個〖解析〗(1)光脈沖的長度