2.1 拨开黑体辐射的疑云-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（沪科版选修3-5）

2.1　拨开黑体辐射的疑云 [学习目标]　1.了解热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点． 一、黑体与黑体辐射 [导学探究]　1.什么是热辐射？这种辐射与温度有何关系？ 答案　物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同，这种现象叫做热辐射． 辐射强度按波长的分布情况是：随物体的温度的升高，热辐射中波长较短的电磁波成分越来越强． 2．什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？ 答案　能够完全吸收各种波长的电磁波而不产生反射的物体，叫做黑体． 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，而热辐射还与其他因素有关(材料的种类和表面状况)． [知识梳理] 1．热辐射 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同． 2．黑体 (1)定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体． (2)黑体辐射特点：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． [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)黑体一定是黑色的物体．(　×　) (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(　√　) (3)只有高温物体才能辐射电磁波．(　×　) (4)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(　√　) 二、黑体辐射的实验规律 [导学探究] 1．黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示，当温度从750 K升高到6 000 K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变化？辐射强度极大值对应的波长如何变化？ 图1 答案　变强．辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短． 2．你认为现实生活中存在理想的黑体吗？ 答案　现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型． [知识梳理]　黑体辐射的实验规律 1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加． 2．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动． [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)黑体是一种客观存在的物质．(　×　) (2)黑体辐射随温度升高强度变强．(　√　) 三、能量子 [导学探究]　某激光器能发射波长为λ的激光，那么激光光量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h，那么每个激光光量子的能量是多少？如果激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？ 答案　光量子的能量是不连续的，而是一份一份的，每个光量子的能量E＝hν，个数n＝＝. [知识梳理]　能量子[来源:Zxxk.Com] 1．定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子． 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)． 3．能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的． [即学即用] 1．判断下列说法的正误． (1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(　√　) (2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(　√　) 2．人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中光速为3×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　) A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W 答案　A 解析　因只要每秒有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＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h， 可解得P＝ W≈2.3×10－18 W. [来源:学*科*网] 一、黑体辐射的规律 1．一般物体的辐射与黑体辐射的比较 热辐射特点 吸收、反射特点 一般物体 辐射与温度有关，与表面状况有关，温度越高，辐射电磁波波长越短 既吸收、又反射，其能力与入射波长有关，吸收能力强、反射弱的较黑 黑体 辐射强度按波长的分布只与温度有关，与表面无关 不反射，完全吸收各种入射电磁波 特别提示　(1)热辐射不一定需要高温，任何物体任何温度均存在热辐射，只是温度越高，辐射的能量越多，电磁波的短波成分越多． (2)并不是所有的发光都是热辐射，如激光、日光灯发光不是热辐射． 2．随着温度的升