4.1 普朗克黑体辐射理论学案（有答案）

普朗克黑体辐射理论【学习目标】一、知识与技能1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。3．了解能量子的概念。二、过程与方法了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。三、情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。【学习重点】能量子的概念。【学习难点】黑体辐射的实验规律。【学习过程】一、黑体与黑体辐射1．热辐射现象（1）定义：我们周围的一切物体都在辐射__________，这种辐射与__________有关，所以叫热辐射。（2）特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的________而有所不同。室温时，热辐射的主要成分是波长________（填“较长”或“较短”）的电磁波，不能引起人们的视觉；温度升高时，________（填“较长”或“较短”）波长的成分越来越强。2．黑体如果某种物体能够____________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。3．黑体辐射：黑体虽然不反射___________，却可以_________________电磁波，这样的辐射叫做黑体辐射。研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。 注意：（1）黑体是个____________________。（2）一般物体的辐射与__________、____________、_______________有关，但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______________有关。二、黑体辐射的实验规律测量黑体辐射的实验原理图加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。1．辐射强度按波长分布与温度的关系特点：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在_____________；②辐射强度的最大值向_____________方向移动。2．经典物理学所遇到的困难（1）维恩的经验公式：__________符合，____________不符合。（2）瑞利-金斯公式：___________符合，_____________荒唐。3．超越牛顿的发现1900年10月19日，_______________在德国物理学会会议上提出黑体辐射公式与实验结果非常吻合。三、能量子（1）普朗克的假设：振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的__________，即：能量的辐射或者吸收只能是____________的，这个不可再分的最小能量值ε叫做__________。 （2）能量子公式：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为______________，h＝6.62607015×10-34J·s。（3）能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说是微观粒子的能量是________的，这种现象叫能量的__________。（4）普朗克假设的意义：①借助于能量的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按____________的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝。②普朗克在1900年能把量子列入物理学，正确地破除了“________________”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。【练习巩固】1．下列叙述正确的是（）A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案：ACD2．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，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体答案：C3．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（）A．红光B．橙光C．黄光D．绿光答案：A4．小灯泡的功率P＝1W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10-6m ，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？（h＝6.63×10-34J·s）答案：5×1018个5．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（）答案：A6．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（）A．物体的带电荷量B．物体的质量C．物体的动量D．学生的个数答案：AD7．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动答案：ACD8．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是（）A．T1>T2B．T1<T2C．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长方向移动答案：A