【优化方案】高二物理沪科版选修3-5全册精品课件 第2章波和粒子第1节拨开黑体辐射的疑云（共24张PPT）

课件24张PPT。2．1　拨开黑体辐射的疑云 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练2．1　课标定位学习目标：1.了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法．
2．了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想．
重点难点：能量子的计算，能量的量子化．课标定位课前自主学案一、第二朵“乌云”——“紫外灾难”
1．热辐射
实验表明，物体在任何温度下，都会发射出_______，温度不同，所发出的_______的频率、强度也不同，物理学把这种现象叫做热辐射．
物体的温度较低时，热辐射的波长主要落在_____区域；当温度升高时，辐射的_______的份额增大．电磁波电磁波红外可见光2．黑体
除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波，如果某种物体能够完全______入射的各种波长的电磁波而不发生_______，这种物体就是__________，简称______．
科学家实验测出了黑体的辐射本领跟波长的关系，随着温度的升高，一方面黑体辐射各种波长电磁波的本领都有所_______；另一方面，辐射本领的最大值向波长______的方向移动．吸收反射绝对黑体黑体增大较短1900年英国物理学家瑞利从经典电磁理论推导出一个公式，长波部分与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外一端，当波长趋于零时，辐射本领将趋于无穷大，显然这是荒谬的，这种情况被人们称为_____________．紫外灾难思考感悟
1．在日常生活中，有时出现电压低的情况，这时我们发现白炽灯发出很暗的红光，而电压正常时，白炽灯发出刺眼的白光，这是为什么呢？
提示：电压低时，灯丝温度低，电压正常时，温度高，由热辐射规律，当物体的温度升高时，热辐射较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，所以会出现上述情况．二、普朗克假设驱“乌云”
1．普朗克设想
黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小值的整数倍 ，即E＝nhν(n＝1,2,3…)，式中ν为振子的______，h是一个常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，叫______________．
2．普朗克的能量量子化
只有认为振子辐射或吸收的能量是________的，理论计算的结果才能与实验事实相符．这样的一份最小能量hν叫做_________．在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化．频率普朗克常量不连续能量子思考感悟
2．量子论关于能量的观点与经典物理学的观点有什么不同？
提示：量子论关于能量的观点是：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，也就是认为微粒辐射或吸收能量时只能一份一份地进行；经典物理学中认为能量是连续变化的．核心要点突破一、黑体辐射与温度变化的关系
1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
2．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，如图2－1－1所示．图2－1－1(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加；
(2)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．
特别提醒：一切物体都在不停地辐射电磁波．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．下列说法正确的是(　　)
A．只有温度高的物体才会有热辐射
B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量
C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射
D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关
答案：CD二、对能量子的认识
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hν的整数倍．例如，可能是hν或2hν、3hν、…，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hν叫做能量子；(2)能量子公式：E＝nhν(n＝1,2,3…)，ν是电磁波的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，其值为h＝6.63×10－34 J· s；
(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，这种现象叫做能量的量子化．2．普朗克的量子化假设的意义
普朗克的能量子假设，使人类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．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．普朗克与爱因斯坦、玻尔一起，被称为量子论的三个奠基人．
特别提醒：当微观粒子在吸收(或辐射)能量的时候，振子只能从某一能量状态飞跃地过渡到其他能量状态，而不能停留在不符合这些能量公式的任何中间状态，因而吸收(或辐射)的能量也只能是hν的整数倍．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．以下宏观概念，哪些是“量子化”的(　　)
A．木棒的长度　　　　　　
B．物体的质量
C．物体的动量
D．学生的个数
解析：选D.所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确．课堂互动讲练 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看成黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图2－1－2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(　　)图2－1－2
A．T1＞T2
B．T1＜T2
C．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方向移动【思路点拨】　熟记黑体辐射的实验规律是解决本题的关键．
【精讲精析】　一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从图中可以看出，λ1＜λ2，T1＞T2，本题正确选项为AD.
【答案】　AD 神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400 J、波长λ＝0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？【思路点拨】　紫外线的波长已知，由c＝λ·ν，E＝hν求得紫外线能量子的值，再根据激光发射的总能量为2400 J，即可求得紫外激光所含光子数．【答案】　4.23×1021(个)
【规律总结】　电磁波在真空中的波速c等于电磁波波长λ与电磁波频率ν的乘积．变式训练　红、黄、绿、紫四种单色光中，能量最小的是(　　)
A．紫光光子 B．红光光子
C．绿光光子 D．黄光光子
解析：选B.可见光中按波长由大到小的顺序依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，而频率则由小到大，即红光频率最小，紫色频率最大，由E＝hν可知，B正确．