高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性1 普朗克黑体辐射理论学案及答案

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[学习目标] 1.了解黑体和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律(重点)。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(难点)。
一、黑体与黑体辐射
一座建设中的楼房还没有安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？
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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。
1．实际中存在绝对黑体吗？黑体看上去一定是黑色的吗？
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2．一般物体和黑体辐射电磁波有什么区别？
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例1 (多选)(2022·酒泉市高二期中)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只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关
C．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
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
二、黑体辐射的实验规律
如图所示为黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，从图中可以看出。
1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有________。
2．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长________的方向移动。
3．温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
例2 (2022·南通市高二期中)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，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．T1＜T2
B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
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
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ε的____________，这个不可再分的________________叫作能量子。
2．表达式：ε＝________。其中ν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______________________，h＝6.626 070 15×10－34 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。
在一杯开水中放入一支温度计，开水静置在室内，可以看到开水的温度是逐渐降低的。既然从微观的角度来看开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低呢？
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例3 (多选)(2022·保定市高二月考)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最小能量值，称为“能量子”
C．能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν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
例4 (2022·宁波市高二期末)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面。将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官。糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果。一台功率为10 W的氩激光器，能发出波长λ＝500 nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10－3 J的能量，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求：
(1)每次“点焊”视网膜的时间；
(2)在一次“点焊”的时间内发出的激光光子的数量。
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