资源简介

第四章　原子结构和波粒二象性
1　普朗克黑体辐射理论
学习任务一　黑体与黑体辐射
[教材链接] 阅读教材“黑体与黑体辐射”相关内容,完成下列填空:
(1)黑体:如果某种物体能够完全吸收入射的　　　　　　的电磁波而　　　　　　　,这种物体就是绝对黑体,简称黑体.
(2)黑体辐射: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.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的　　　　有关.
(3)热辐射:研究表明,对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除了与　　　　有关,还与材料的种类及表面状况有关.
例1 [2024·浙江余姚中学月考] 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.黑体是真实存在的,如带小孔的空腔
【要点总结】
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.例如太阳为气体星球,可以认为射向太阳的电磁波很难被反射回来,太阳可以看作黑体.
3.一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 既吸收又反射电磁波
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,不反射
学习任务二　黑体辐射的实验规律
[科学探究] 加热空腔使其温度升高,空腔就成了不同温度下的黑体.通过分光技术和热电偶等设备,测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况.黑体辐射的实验规律如图所示.根据图像回答以下问题.
(1)温度一定时,黑体辐射强度随　　　　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　　　　; 辐射强度的极大值向波长较　　　的方向移动.
例2 如图所示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.随着温度的升高,黑体的辐射强度都有所降低
B.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C.T1>T2
D.T1[反思感悟]
学习任务三　能量子
[教材链接] 阅读教材“能量子”相关内容,完成下列填空:
普朗克借助于能量子的假说,成功地解释了黑体辐射规律.
(1)量子化假设
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ε的　　　　　,并以这个最小能量值为单位一份一份地　　　　　　　.
(2)能量子
①定义:不可再分的最小能量值ε.
②关系式:ε=hν,ν是　　　　　　　　,h是　　　　　　　,h=6.63×10-34 J·s.
(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,这种现象叫能量的量子化.
例3 某激光器能发射波长为λ的激光,那么激光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,那么激光能量子是多大 如果激光发射功率为P,那么每秒发射多少份能量子 (光速为c)
变式 [2024·湖南长沙一中月考] 如图所示,高效而环保的光催化捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子.捕蚊器发射的紫外线的频率为8.0×1014 Hz,普朗克常量h取6.6×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s,则下列说法正确的是 (　)
A.紫外线可用于加热理疗
B.紫外线的频率比可见光小
C.该紫外线在真空中的波长为2.4×1023 m
D.该紫外线能量子为5.28×10-19 J
[反思感悟]



【要点总结】
对能量量子化的理解
(1)普朗克认为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.
(2)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.
(3)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.
1.(热辐射)(多选)如果给一个铁块不断加热,则(　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.铁块依次呈现暗红、赤红、橘红、黄白等颜色
B.铁块依次呈现暗红、橘红、赤红、黄白等颜色
C.铁块辐射出的电磁波中长波成分越来越多
D.铁块辐射出的电磁波中短波成分越来越多
2.(黑体与黑体辐射)关于黑体和黑体辐射,下列叙述不正确的是 (　)
A.玻尔通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一
B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射
C.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
D.随着温度的升高,黑体各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
3.(黑体辐射的规律) [2024·江苏启东中学月考] 某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示,纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比,横坐标v表示分子的速率区间;而黑体辐射的实验规律如图乙所示,图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系.下列说法正确的是(　)
A.图甲中T1>T2,图乙中T1>T2
B.图乙中温度升高,辐射强度的极大值向波长较短方向移动
C.图甲中温度升高,所有分子的速率都增大
D.图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关,还与材料的种类及表面状况有关
4.[2019·江苏卷] 在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J.求每个脉冲中的光子数目.(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s.计算结果保留一位有效数字)
第四章　原子结构和波粒二象性
1　普朗克黑体辐射理论
[教材链接] (1)各种波长　不发生反射　(2)反射　辐射　温度　(3)温度
例1　C　[解析] 黑体自身辐射电磁波,不一定是黑的,故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,故 B错误,C正确;黑体是一个理想化的模型,绝对黑体是不存在的,带小孔的空腔可以近似看作黑体,故D错误.
[科学探究] (1)波长　(2)增加　短
例2　C　[解析] 随着温度的升高,黑体的辐射强度都会增加,同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,则T1>T2,故选C.
[教材链接] (1)整数倍　吸收或辐射　(2)②带电微粒的振动频率　普朗克常量　(3)量子化　分立
例3　不可以　一份一份的　　
[解析] 根据能量子假说可知,激光的能量不是连续的,而是一份一份的,所以激光的能量不可以取任意值.
根据ε=hν和c=λν,可得激光能量子ε=h.
若激光发射功率为P,则每秒发射能量子的份数n==.
变式　D　[解析] 红外线的热效应显著,红外线用来加热理疗,而紫外线的化学作用与荧光作用显著,常用来杀菌和消毒,故A错误;紫外线的频率比可见光高,B错误;该紫外线在真空中的波长为λ== m=3.75×10-7 m,故C错误;该紫外线能量子为ε=hν=6.6×10-34×8.0×1014 J=5.28×10-19 J,故D正确.
随堂巩固
1.AD　[解析] 由于不断加热,铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色,直至成为黄白色, B错误,A正确;随着温度的升高,辐射出的电磁波短波成分越来越多, C错误,D正确.
2.A　[解析] 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一,故A错误;能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这样的物体称为黑体,故B正确;与一般材料的物体不同,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,故C正确;随着温度的升高,一方面,黑体各种波长的辐射强度都有增加,另一方面,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故D正确.
3.B　[解析] 由图甲可知,温度为T2的图线中速率大的分子占据的比例较大,说明其对应的分子平均动能较大,故T2>T1,温度升高使得气体分子的平均速率增大,但不一定所有分子的速率都增大,故A、C错误;图乙中,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故B正确;图乙中黑体辐射电磁波的情况只与温度有关,与材料的种类及表面状况无关,故D错误.
4.5×1016
[解析] 光子能量ε=,光子数目n=,代入数据得n=5×1016.

展开更多......

收起↑