高二物理學案33
能量量子化課前案
編制：劉曉玲審核：蘇君姓名
[教學目標]
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律.
3.知道蒲朗克提出的能量子假說．
一、波長、週期和頻率
1．波長
特徵：在橫波中，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等於波長。在縱波中，兩個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離等於波長。波長通常用λ表示。
2．週期和頻率
(1)定義：波上各質點的振動週期(或頻率)。
(2)規律：在波動中，各個質點的振動週期(或頻率)是相同的，它們都等於波源的振動週期(或頻率)。
(3)關係：週期t和頻率f互為倒數，即f＝。
二、波速
1．定義：
波速是指波在介質中傳播的速度。
2．特點
(1)機械波在介質中的傳播速度是由介質本身的性質決定的，不同頻率的機械波在相同的介質中傳播速度相等(選填「相等」或「不相等」)。
(2)某種機械波從一種介質進入另一種介質，頻率不變，波速改變。
3．波長、頻率和波速之間的關係：v＝＝λf。
4. cc=3.0×108 m/s
5.電磁波譜
三、黑體與黑體輻射
1．熱輻射
(1)定義：周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，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溫度不同而有所不同．
2．黑體
(1)定義：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射，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溫度有關．
四、黑體輻射的實驗規律
1．隨著溫度的公升高，各種波長的輻射強度都增加．
2．隨著溫度的公升高，輻射強度的極大值向著波長較短的方向移動．如圖所示．
五、能量子
1．定義：
蒲朗克認為，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整數倍，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是電磁波的頻率，h是蒲朗克常量，h＝6.626×10－34_j·s
(一般h取6.63×10－34 j·s)．
【課中案】
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」發射出x射線，被射物體受到激發而發出紅外線
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的溫度．如圖所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關係圖象，則下列說法正確的是( )
a．t1>t2
b．t1c．隨著溫度的公升高，黑體的輻射強度都有所降低
d．隨著溫度的公升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動
例3、人眼對綠光較為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm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．蒲朗克常量為6.63×10－34j·s，光速為3.0×108 m/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．3.8×10－19w
c．7.0×10－10w d．1.2×10－18w
課後案1．能正確解釋黑體輻射實驗規律的是( )
a．能量的連續經典理論
b．蒲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．以下關於輻射強度與波長的關係的說法中正確的是( )
a．物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波
b．當鐵塊呈現黑色時，說明它的溫度不太高
c．當鐵塊的溫度較高時會呈現赤紅色，說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強
d．早、晚時分太陽呈現紅色，而中午時分呈現白色，說明中午時分太陽溫度最高
3．關於蒲朗克「能量量子化」的假設，下列說法正確的是( )
a．認為帶電微粒輻射或吸收能量時，是乙份乙份的
b．認為能量值是連續的
c．認為微觀粒子的能量是量子化的、連續的
d．認為微觀粒子的能量是分立的
4．關於對熱輻射的認識，下列說法中正確的是( )
a．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波
b．溫度越高，物體輻射的電磁波越強
c．輻射強度按波長的分布情況只與物體的溫度有關，與材料種類及表面狀況無關
d．常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色
5．對黑體輻射電磁波的波長分布的影響因素是( )
a．溫度 b．材料
c．表面狀況 d．以上都正確
6．下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關係的圖中，符合黑體輻射實驗規律的是( )
7．2023年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家，以表彰他們發現了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化．他們的出色工作被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點．下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關的說法中正確的是( )
a．微波和聲波一樣都只能在介質中傳播
b．一般物體輻射電磁波的情況只與黑體溫度有關
c．黑體的熱輻射實質上是電磁輻射
d．蒲朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說
8．對於帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是( )
a．以某乙個最小能量值乙份乙份地輻射或吸收
b．輻射和吸收的能量可以不是某一最小值的整數倍
c．吸收的能量可以是連續的
d．輻射和吸收的能量都可以是連續的
9．矽光電池是將光輻射的能量轉化為電能．若有n個波長為λ0的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為(h為蒲朗克常量)( )
a．h b．nh
c．nhλ0 d．2nhλ0
10．某雷射器能發射波長為λ的雷射，發射功率為p，c表示光速，h為蒲朗克常量，則雷射器每秒發射的光量子數為( )
a. b.
c. d．λphc
11．40瓦的白熾燈，有5%的能量轉化為可見光．設所發射的可見光的平均波長為580 nm，那麼該白熾燈每秒鐘輻射的光子數為多少？(蒲朗克常量h＝6.63×10－34 j·s，光速c＝3.
0×108 m/s)