第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性1．普朗克黑體輻射理論課前預(yù)習反饋

知識點

11.黑體(1)定義：某種物體能夠__________入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生______，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。(2)黑體輻射：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射。(3)黑體輻射特點：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的______有關(guān)。黑體與黑體輻射完全吸收反射溫度2．黑體輻射的實驗規(guī)律(1)隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有______。(2)隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向著波長______的方向移動。增加較短『判一判』(1)黑體一定是黑色的物體。(

)(2)黑體是一種客觀存在的物質(zhì)。(

)(3)溫度越高，黑體輻射電磁波的強度越大。(

)××√『選一選』(多選)下列敘述正確的是(

)A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．一般物體輻射電磁波的情況只與材料有關(guān)D．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)答案：AD解析：根據(jù)熱輻射定義知A正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)，B、C錯誤，D正確?！合胍幌搿缓隗w一定是黑色的嗎？提示：(1)黑體指的是在任何溫度下都能全部吸收任何波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體，黑體本身也能向外輻射電磁波，并非在任何溫度下都呈黑色，例如太陽、白熾燈燈絲等，可被當作黑體來處理。只有當自身輻射的可見光非常微弱時看上去才是黑色。(2)黑體是一種理想模型，絕對黑體實際上是不存在的，但可以用某種裝置近似地代替。如圖所示，如果在一個空腔壁上開一個小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出。這個帶小孔的空腔可近似成一個絕對黑體。知識點

21.普朗克的假設(shè)組成黑體的振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________。即能的輻射或者吸收只能是__________的。這個不可再分的最小能量值ε叫作________。2．能量子公式ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為____________。h＝________________J·s。(一般取h＝6.63×10－34J·s)能量子整數(shù)倍一份一份能量子普朗克常量6.626×10－343．能量的量子化微觀粒子的能量是________的，或者說微觀粒子的能量是______的。這種現(xiàn)象叫能量的量子化?！号幸慌小?4)能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比。(

)(5)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。(

)量子化分立√√『選一選』(多選)有兩名科學家發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體形式及其溫度在不同方向上的微小變化而獲得諾貝爾獎，下列說法正確的是(

)A．微波是指波長在某一范圍的電磁波B．微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說答案：ACD解析：微波是波長在10－3m到10m的電磁波，A正確；物體中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射，所以黑體的熱輻射實際上是電磁輻射，而電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播，B錯誤，C正確；普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說后，成功擬合了黑體輻射實驗曲線，D正確。課內(nèi)互動探究探究

黑體輻射的規(guī)律要點提煉黑體輻射的實驗規(guī)律1．溫度一定時，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值。2．隨著溫度的升高(1)各種波長的輻射強度都有增加；(2)輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。熱輻射不一定要高溫，任何溫度的物體都發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時熱輻射弱，溫度高時熱輻射強。典例剖析1．(多選)如圖所示是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關(guān)系圖像，則下列說法正確的是(

)答案：AC解析：隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，所以T1>T2，故A正確；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)，與黑體的材料及表面狀況無關(guān)，故B錯誤；普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，很好地解釋了黑體輻射的實驗規(guī)律，故C正確；射入小孔的電磁波不能從空腔射出，相當于吸收了所有電磁波，這個帶有小孔的空腔可近似為一個黑體，故D錯誤。 “測溫槍”(學名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則人體熱輻射強度I及其極大值對應(yīng)的波長λ的變化情況是(

)A．I增大，λ增大B．I增大，λ減小C．I減小，λ增大D．I減小，λ減小答案：B對點訓(xùn)練?解析：根據(jù)黑體輻射規(guī)律知，隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都增強，另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。所以若人體溫度升高，則人體熱輻射強度I增大，輻射強度極大值對應(yīng)的波長λ減小，故B正確。探究

能量子要點提煉1.能量子和量子數(shù)：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，E＝nε，當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收，這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子，n就是量子數(shù)。就是說輻射或吸收能量時以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收，即只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài)。2．能量子的能量公式：ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量。h＝6.626×10－34J·s。3．能量子假說的意義(1)普朗克的能量子假說，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認識，對現(xiàn)代物理學的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征，架起了電磁波的波動性與粒子性的橋梁。典例剖析2．(多選)對于帶電微粒輻射或吸收能量時的特點，以下說法正確的是(

)A．以某一個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收B．輻射或吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射或吸收的能量是量子化的答案：ABD解析：帶電微粒輻射或吸收能量時是以最小能量值——能量子ε的整數(shù)倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的，故選項A、B、D正確。 (多選)關(guān)于對普朗克能量子假說的認識，下列說法正確的是(

)A．振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值εB．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C．能量子與電磁波的頻率成正比D．這一假說與現(xiàn)實世界相矛盾，因而是錯誤的答案：BC解析：由普朗克能量子假說可知，帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，最小能量值ε＝hν，B、C正確。對點訓(xùn)練?核心素養(yǎng)提升一般物體與黑體的比較

熱輻射特點吸收、反射特點一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射(1)黑體是一個理想化的物理模型，實際不存在；(2)黑體看上去不一定是黑的，有些可看作黑體的物體由于自身有較強的輻射，看起來還會很明亮。

對于黑體的認識，下列說法正確的是(

)A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D．帶小孔的空腔都是黑體答案：C案例解析：黑體自身輻射電磁波，看上去不一定是黑的，故A錯誤；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B錯誤，C正確；據(jù)黑體的特點知選項D錯誤。課堂達標檢測一、黑體與黑體輻射1．(多選)關(guān)于熱輻射，下列說法正確的是(

)A．只有溫度高的物體才會有熱輻射B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)C．隨著黑體的溫度升高，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面狀況有關(guān)答案：BD解析：一切物體都有熱輻射，溫度較高的物體熱輻射越強，故A錯誤；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B正確；黑體輻射的實驗表明，隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向，故C錯誤；一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面狀況有關(guān)，故D正確。2.(多選)黑體輻射的研究表明：輻射強度按波長的分布與黑體的溫度有密切關(guān)系。此研究對冶金工業(yè)的迅速發(fā)展有巨大貢獻。如圖所示畫出了四種溫度下黑體輻射的強度與波長的關(guān)系，從中可以看出(

)A．溫度越高，輻射電磁波的波長越短B．溫度越低，輻射電磁波的波長越長C．同一波長的輻射強度隨著溫度的升高而增強D．輻射強度按波長的分布情況隨黑體的溫度不同而有所不同答案：CD解析：無論溫度高低，黑體都會輻射各種波長的電磁波，故A、B錯誤；同一波長的輻射強度隨著溫度的升高而增強，輻射強度按波長的分布情況隨黑體的溫度不同而有所不同，故C、D正確。3．(2024·浙江杭州高二期中)下列說法正確的是(

)A．麥克斯韋通過實驗證實了電磁波的存在B．法拉第最早通過通電導(dǎo)線使小磁針偏轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)C．一切物體都在輻射紅外線，這種輻射與物體的溫度有關(guān)D．電磁波的傳播需要介質(zhì)，其在介質(zhì)中的傳播速度等于光速答案：C解析：赫茲通過實驗驗證了“變化的電場產(chǎn)生磁場”和“變化的磁場產(chǎn)生電場”，并證實了電磁波的存在，故A錯誤；奧斯特最早通過通電導(dǎo)線使小磁針偏轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，故B錯誤；一切物體都在輻射紅外線，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，故C正確；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，其在介質(zhì)中的傳播速度小于光速，故D錯誤。4．(多選)(2024·廣西南寧高二期末)下列有關(guān)黑體和黑體輻射的說法中正確的是(

)A．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射B．能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫作黑體C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與它的溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān)D．黑體的溫度升高時可以輻射出任何頻率的電磁波(包括可見光和不可見光)答案：ABD解析：黑體的熱輻射實際上是電磁輻射，故A正確；能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫作黑體，故B正確；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與它的溫度有關(guān)，故C錯誤；黑體輻射的強度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度升高，可以輻射出任何頻率的電磁波，故D正確。二、能量子5．(多選)(2024·上海高三二模)1900年德國物理學家普朗克在研究黑體輻射時提出了一個大膽的假說，即能量子假說。下列說法中屬于能量子假說內(nèi)容的是(

)A．物質(zhì)輻射(或吸收)能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進行的B．能量子假說中將每一份能量單位，稱為“能量子”C．能量子假說中的能量子的能量E＝hν，ν為輻射的頻率，h為普朗克常量D．能量子假說認為能量是連續(xù)的，是不可分割的答案：ABC解析：能量子假說認為，物質(zhì)輻射(或吸收)能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進行