1、1普朗克黑体辐射理论第四章原子结构和波粒二象性1.了解黑体和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点.学习目标知识梳理重点探究随堂演练课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN一、黑体与黑体辐射1.黑体：某种物体能够 入射的各种波长的电磁波而不发生 ，这种物体就是绝对黑体，简称黑体.2.黑体辐射(1)定义：黑体虽然不 电磁波，却可以向外 电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射.(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_有关.知识梳理完全吸收反射反射辐射温度二、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有
2、.2.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长 的方向移动.三、能量子1.定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，这个不可再分的 叫作能量子.2.表达式： .其中是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率.h称为 .h6.626 070 151034 Js.3.能量的量子化：微观粒子的能量是 的，或者说微观粒子的能量是 的.增加较短整数倍最小能量值h普朗克常量量子化分立1.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)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.()(4)能量子的能量不是任意的，其大小与
3、带电微粒的振动频率成正比.()(5)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，与材料的种类及表面状况无关.()即学即用2.可见光波长的大致范围为400760 nm，波长为500 nm的能量子_ J.3.981019重点探究一、黑体与黑体辐射1.对黑体的理解(1)黑体是一个理想化的物理模型.(2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮.2.一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
4、全吸收各种入射电磁波，不反射3.黑体辐射的实验规律(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值.(2)随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图1所示.图图1例1(多选)关于对黑体的认识，下列说法正确的是A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的 种类及表面状况有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类 及表面状况无关D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内 表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就 近似为一个
5、黑体解析有些黑体自身辐射电磁波，看起来还会很明亮，所以黑体不一定是黑的，故选项A错误；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，与材料的种类及表面状况无关，故选项B错误，C正确；电磁波最终不能从空腔射出，因此这个带小孔的空腔就近似为一个黑体，故选项D正确.例2(多选)如图2所示就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是A.T1T2B.T1T2C.随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较 短的方向移动图图2解析不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高，向外辐射的能量中，波长短的波越多，所以T1T2，故A
6、正确，B错误；随着温度的升高，黑体的辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故C错误，D正确.二、能量子1.普朗克的量子化假设(1)能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，例如可能是或2、3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叫作能量子.(2)能量子表达式：h是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h6.626 070 151034 Js.(3)能量的量子化在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化.2.对能量量子化的理解(1)物体
7、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.例3(多选)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是A.物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的B.能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”C.能量子假说中的能量子的能量h，为带电微粒的振动频率，h为 普朗克常量D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
8、解析能量子假说认为，物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份能量单位，称为“能量子”，能量子的能量h，为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，A、B、C正确.例4(2019江苏卷)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长6.4107m，每个激光脉冲的能量E1.5102 J.求每个脉冲中的光子数目.(已知普朗克常量h6.631034 Js，光速c3108 m/s.计算结果保留一位有效数字)答案51016个代入数据得n51016个.1.(黑体)对黑体的认识，下列说法正确的是A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波C.黑体辐射电磁波的强
9、度按波长的分布除了与温度有关，还与材料的种 类及其表面状况有关D.黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体随堂演练1234解析黑体吸收电磁波而不发生反射，黑体自身向外辐射电磁波，不一定是黑色的，A、B错误；任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，黑体是一种理想化的模型，D正确；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，与材料的种类及其表面状况无关，C错误.12342.(黑体辐射)(2020桂林十八中高二开学考试)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是1234解析随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长的关系：一方面，各种波长的辐
10、射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.由此规律可知选项A正确.3.(能量子)(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C.能量子与电磁波的频率成正比D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的123解析由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A、D错误，B正确；能量子h，与电磁波的频率成正比，C正确.41234.(能量子)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(能量子)射入
11、瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为6.631034 Js，光速为3108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是A.2.31018 W B.3.81019 WC.7.01010 W D.1.21018 W41234考点一黑体黑体辐射1.对黑体辐射电磁波强度按波长的分布的影响因素是A.温度 B.材料 C.表面状况 D.以上都正确基础对点练课时对点练123456789解析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，A对.1234567892.关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是A.黑体是真实存在的B.普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式， 与实验符合得非常好
12、，并由此开创了物理学的新纪元C.随着温度升高，黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱D.黑体辐射无任何实验依据123456789解析黑体并不是真实存在的，A错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B正确；随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，故C错误；黑体辐射是有实验依据的，故D错误.3.(多选)下列有关黑体和黑体辐射的说法正确的是A.黑体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射B.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可 见光)C.黑体辐射的实验规律可以利用经典物理学的理论来解释D.黑体
13、辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释123456789解析如果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，故A正确；黑体的温度升高时，一方面，各种波长的辐射强度都有增加(包括可见光和不可见光)，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释，普朗克提出能量量子理论对黑体辐射的实验规律进行了解释，故C错误，D正确.123456789123456789考点二能量子4.(2019无锡市第一中学质检)下列宏观概念中，是“量子化”的有A.人的身高 B.物体的质量C.汽车的速度 D.大象的头数解析能一份
14、份地选取，且只能取整数，不能取小数的量均可以看作“量子化”，如大象的头数，学生个数等，故选项D正确.1234567895.太阳光含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，对这七种色光的认识正确的是A.紫光的波长最长B.红光的能量子最强C.七种色光的能量均相同D.紫光的能量子最强解析由电磁波谱可知，紫光的波长最短，A错误；由h可知，光的频率越大光子的能量越强，因七种色光中，紫光的频率最大，则紫光的能量子最强，B、C错误，D正确.1234567896.两束能量相同的色光，都垂直地照射到同一物体表面，第一束光在某段时间内打在物体表面的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为54，则这两束
15、光的光子能量之比和波长之比分别为A.4545 B.5445C.5454 D.4554123456789解析两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为54，根据EN，因为E相同，可得光子能量之比为45；7.一盏电灯的发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长为6.0107 m，普朗克常量为6.631034 Js，光速为3108 m/s，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为A.2.41017个 B.2.41016个C.2.41015个 D.2.41010个123456789解析光是电磁
16、波，辐射能量也是一份一份进行的，100 W的灯泡每秒产生光能E100 J，设灯泡每秒发出的光子数为n，1234567898.(多选)(2020衡水中学专题练习)某半导体激光器发射波长为1.5106 m，功率为5.0103 W的连续激光.已知可见光波长的数量级为107 m，普朗克常量h6.631034 Js，该激光器发出的A.是紫外线B.是红外线C.光子能量约为1.31018 JD.光子数约为每秒3.81016个123456789能力综合练123456789解析波长的大小大于可见光的波长，属于红外线，故A错误，B正确.9.(2019福州第一中学校级检测)某广播电台的发射功率为10 kW，该电台发射的电磁波在空气中的波长为187.5 m.(普朗克常量h6.631034 Js)(1)该电台每秒从天线发射多少个光子？123456789答案9.41030123456789(2)若四面八方发射的光子视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率.答案3.7610234104 W解析设环状天线每秒接收光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为 R的球面积S4R2，而环状天线的面积Sr2，
