1、第十七章 波粒二象性1 能量量子化学 习 目 标重 点 难 点1.知道黑体和黑体辐射，了解黑体辐射的实验规律.2.了解普朗克能量子的内容，领会这一科学突破过程中科学家的思想.重点理解能量子及能量量子化.难点能量量子化的理解.知识点 能量量子化提炼知识1黑体与黑体辐射(1)热辐射：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，所以叫作热辐射(2)黑体：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黑体辐射的实验规律(1)一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面情况有关(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体
2、的温度有关，如图所示黑体辐射的实验规律随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动3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 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 叫作能量子(2)能量子大小：h，其中 是电磁波的频率，h称为普朗克常量h6.6261034 Js(一般取 h6.631034 Js)4能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的判断正误1黑体能够完全吸收各种电磁波，但不辐射电磁波()2黑体辐射电磁波的强度
3、按波长分布，只与黑体的温度有关()3普朗克有关能量子的假说认为微观粒子的能量是分立的()小试身手(多选)关于黑体辐射的实验规律正确的有()A随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B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C黑体辐射的强度与波长无关D黑体辐射无任何实验规律解析：黑体辐射的实验规律为：随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 答案：AB拓展一 对黑体和黑体辐射的理解1黑体和黑体辐射任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的本领辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，
4、因而被称之为热辐射为了研究不依赖于物体具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体，所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射(但黑体仍然要向外辐射)显然自然界不存在真正的黑体，但许多物质是较好的黑体近似(在某些波段上)2一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点热辐射不一定需要高温，任何温度都能热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同物体类型热辐射特点吸收、反射的特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入
5、射波的波长等因素有关黑体辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射【典例 1】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黑体的温度有关外，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黑体的温度有关，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，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体解析：由于黑体自身辐射电磁波，所以看上去不一定是黑的，所以选项 A 错误；由于黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的
6、温度有关，所以选项 B 错误，选项 C 正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔成了一个黑体，所以选项 D 错误 答案：C名师点评 要把握黑体的含义，即黑体完全吸收电磁波而不反射电磁波，同时其本身也辐射电磁波，因而黑体并不一定是黑的要理解黑体辐射的特点，即黑体辐射的电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与其他因素无关1(多选)2006 年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是()A
7、微波是指波长在 103 m 到 10 m 之间的电磁波B微波和声波一样都只能在介质中传播C黑体的热辐射实际上是电磁辐射D普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说解析：微波是指波长在 103 m 到 10 m 之间的电磁波，可以在真空中传播；声波是机械波，只能在介质中传播；黑体的热辐射实际上是通过电磁波的形式向外辐射电磁能量；普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说；辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能，但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不像经典物理学所允许的可具有任意值 答案：ACD拓展二 对能量子的认识1普朗克的量子
8、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)能量子公式：h.是电磁波的频率，h 是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为 h6.631034 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量子化假设的实验证实普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验结果“令人满意地相符”如图所示的曲线是根据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值3普朗克的量子化假设的意义(1)普朗克的能量子假设，使人类
9、对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点(2)普朗克常量 h 是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征【典例 2】人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的绿光时，只要每秒有 6 个绿光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉普朗克常量取 6.63 1034 Js，光速为 3.0108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A2.31018 W B3.81019 WC7.01010 W D1.21018 W解析：因只要每秒有 6 个绿光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率
10、 PEt，式中 E6，又 hhc，可解得 P66.6310343108530109 W2.31018 W.答案：A名师点评(1)所谓量子化即分立的、不连续的(2)从宏观世界过渡到微观世界不仅是物理量的数量变化，宏观现象中遵循的基本规则在微观领域也不一定适用(3)解这类问题的关键是用好两个公式：h；c.2光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400700 nm.400 nm、700 nm 电磁辐射的能量子的值各是多少？(h6.631034 Js)解析：根据公式 c和 h 可知：400 nm 对应的能量子 1h c16.6310 343.0108400109 J4.971019 J.700 nm 对应的能量子 2h c26.6310 343.0108700109 J2.841019 J.答案：4.971019 J 2.841019 J