第17章 1 能量量子化-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（人教版选修3-5）江苏

1　能量量子化 [学习目标]　1.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．[来源:学科网ZXXK] 一、黑体与黑体辐射 [导学探究] 1．什么是热辐射？这种辐射与物体的温度有何关系？与材料种类及表面状况有关吗？ 答案　(1)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，所以叫做热辐射． (2)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． (3)有关． 2．什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？ 答案　(1)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，叫做黑体． (2)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．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，所以叫做热辐射． (2)特点：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：若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． 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1 300 K升高到1 700 K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变？辐射强度极大值对应的波长如何变化？ 图1 答案　变强．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动． 2．你认为现实生活中存在理想的黑体吗？[来源:学_科_网Z_X_X_K] 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． 三、能量子[来源:学科网] [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？如激光发射功率为P，那么每秒钟发射多少个光量子？(真空中的光速为c) 答案　不可以．光量子的能量不是连续的，而是一份一份的，E＝h.个数N＝＝. [知识梳理]　能量子 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＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)． 3．能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的． 一、黑体辐射的规律 1．一般物体与黑体的比较 热辐射特点 吸收、反射特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关 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 完全吸收入射的各种波长的电磁波，不发生反射 2.随着温度的升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动． 例1　下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图象中，符合黑体辐射规律的是(　　) 答案　A 二、能量子的理解和计算 1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态． 2．在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化． 3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率． 例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，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是(　　) 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　因只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．所以察觉到绿光时所接收的最小功率P＝， 式中E＝6ε，又ε＝hν＝h， 可解得P＝ W≈2.3×10－18 W. 1．(黑体辐射规律)(多选)如图2所示，画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象中可以看出，随着温度的升高，则(　　) 图2