4.1 普朗克黑体辐射理论-新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 第四章 原子结构和波粒二象性 课 标 要 求 1. 了解微观世界中的量子化现象。 比较宏观物体 和微观粒子的能量变化特点。 体会量子论的建 立深化了人们对于物质世界的认识。 2. 通过实验了解光电效应。 知道爱因斯坦光电效 应方程及其意义。 3. 了解康普顿效应。 4. 根据实验说明光的波粒二象性。 知道光是一种 概率波。 5. 知道实物粒子具有波动性。 知道电子云。 初步 了解不确定关系。 6. 通过典型事例了解人类直接经验的局限性。 体 会人类对世界的探究是不断深入的。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 光子能量 着=h淄 。 2. 爱因斯坦光电效应方程 E k =h淄-W 0 ， 式中 E k 为光 电子最大初动能， E k = 1 2 m e v 2 。 3. 光子动量 p= h λ 。 4. 光电效应的实验规律。 （ 1 ） 存在饱和光电流。 对于一定颜色的光， 入射强 度越大， 单位时间发射的光电子数越多， 饱和 光电流越大。 （ 2 ） 存在遏止电压和截止频率。 光电子的能量只与 入射光频率有关， 当入射光频率低于截止频率 时， 不发生光电效应。 （ 3 ） 光电效应具有瞬时性。 光电效应说明光子具有 能量， 康普顿效应说明光子具有动量。 实物粒 子也与光子一样， 具有波动性。 同样遵从 淄= 着 h ， λ= h p 。 5. 氢原子跃迁 （ 1 ） r n ＝n 2 r 1 ， 量子数 n=1 ， 2 ， 3 ， 4 ， … （ 2 ） E n = E 1 n 2 ， 量子数 n=1 ， 2 ， 3 ， 4 ， … 6． 能级跃迁与光子的发射和吸收 （ 1 ） 发射光子 h淄=E m -E n 。 （ 2 ） 吸收光子 h淄=E m -E n 。 提 纲 挈 领 1. 本章根据科学发展的历史脉络展现了人类认识 原子结构和微观粒子的波粒二象性的过程。 2. 在高考中， 本章考查的重点是对实验现象的理 解， 以及对实验结论和规律的理解和运用。 3. 在学习本章的过程中， 要注意对知识脉络的把 握， 了解光电效应、 康普顿效应的实验现象， 能够用波粒二象性的理论解释干涉、 衍射、 光 电效应、 康普顿效应等现象， 并会利用公式进 行基本计算。 波 粒 二 象 性 �� � # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # " # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # $ 光的粒子性 性 光电效应 性 实验装置 实验现象 实验解释 释 光子说 康普顿效应 → 现象， 解释 特性 热辐射 性 黑体辐射 性 实验规律 理论 性 维恩公式 瑞利公式 普朗克能量子 （符合实验现象） 原子结构 � # # # # # # " # # # # # # $ 汤姆孙原子模型 性 电子的发现 枣糕式模型 卢瑟福原子模型 性 α 粒子散射实验 核式结构模型 玻尔原子模型 性 氢原子光谱 量子化模型 光的波动性 光的粒子性 释 光具有波粒二象性 → 运动物体的 波粒二象性 → 物质波 54 学 第四章 原子结构和波粒二象性 知 识 梳 理 知识点 1 黑体与黑体辐射 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 ） 热辐射的特性： 热辐射强度按波长的分布情况 随物体的温度而有所不同。 物体在室温时， 热辐射的主要成分是波长较长 的电磁波 （在红外线区域）， 不能引起人的视觉。 当温度升高时， 热辐射中较短波长的成分越来越 强， 可见光所占份额越来越多。 例如， 一块铁块在 不加热时， 辐射的是红外线， 随着不断加热， 开始 产生可见光中的红光， 依次呈现暗红、 赤红、 橘红 等颜色， 直至成为黄白色， 最终熔化。 2. 黑体辐射 （ 1 ） 黑体： 如果某种物体能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 ） 黑体模型： 在空腔上开一 个很小的孔， 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。 如图所示。 （ 3 ） 黑体辐射的特性： 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。 一般材料物体的热辐射除了与物体的温度有关 外， 还与材料的种类、 表面状况有关， 而黑体辐射电 磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关； 而且 黑体材料在加热到同样温度时， 发出的热辐射比其他 物体强， 因此黑体是用来建立热辐射定律的理想物体。 知识点 2 黑体辐射的实验规律 1. 实验对象： 空腔加热后的辐射从小孔向外射