人教版高中物理選修性必修第三冊(cè) 4.1普朗克黑體輻射理論
ID:72784 2021-12-13 1 3.00元 20頁(yè) 922.62 KB
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普朗克黑體輻射理論 1900年,在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的新年慶祝會(huì)上,物理學(xué)家威廉·湯姆孫勛爵作了展望新世紀(jì)的發(fā)言:科學(xué)的大廈已經(jīng)基本完成,后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了黑體輻射實(shí)驗(yàn)光速“但是,在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處,還有兩朵令人不安的烏云” 2.輻射的原因:物體中每個(gè)分子、原子或離子都在各自平衡位置附近以各種不同頻率做無(wú)規(guī)則的微振動(dòng),每個(gè)帶電微粒的振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng),從而向外輻射各種波長(zhǎng)的電磁波,形成的電磁波譜。3.特性:室溫時(shí),主要成分是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波;當(dāng)溫度升高時(shí),波長(zhǎng)較短的電磁波成分越來(lái)越強(qiáng)。輻射強(qiáng)度及波長(zhǎng)成分的分布隨溫度變化1.一切物體都在輻射電磁波,這種輻射與物體的溫度有關(guān),所以叫做熱輻射。800K1000K1200K1400K 一、黑體與黑體輻射1.黑體:如果一個(gè)物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波,而不發(fā)生反射,這種物體就是絕對(duì)黑體,簡(jiǎn)稱黑體。注意:(1)黑體是個(gè)理想化的模型。(2)一般物體的輻射與溫度、材料、表面狀況有關(guān),但黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)。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。 二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.測(cè)量黑體輻射的實(shí)驗(yàn)原理圖加熱空腔使其溫度升高,空腔就成了不同溫度下的黑體,從小孔向外的輻射就是黑體輻射。平行光管三棱鏡T空腔 二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2.輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布與溫度的關(guān)系特點(diǎn):隨溫度的升高①各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都在增加;②輻射強(qiáng)度的最大值向短波方向移動(dòng)。 二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律3.經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難(1)維恩的經(jīng)驗(yàn)公式:短波符合,長(zhǎng)波不符合(2)瑞利─金斯公式:長(zhǎng)波符合,短波荒唐瑞利─金斯線維恩線 瑞利─金斯線維恩線黑體輻射公式:1900年10月19日,普朗克在德國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上提出黑體輻射公式。二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律4.超越牛頓的發(fā)現(xiàn) 三、能量子普朗克能量子假說(shuō)1.振動(dòng)的帶電微粒,它們的能量是某一最小能量的整數(shù)倍:2.叫能量子,簡(jiǎn)稱量子,為量子數(shù),它只取正整數(shù)—能量量子化。3.帶電微粒輻射或吸收能量時(shí),只能是以這個(gè)最小能量為單位一份一份的。4.最小能量為:5.宏觀能量:連續(xù)的微觀能量:不連續(xù)、分立、量子化的?!绽士顺A?三、能量子普朗克牛頓以來(lái)物理學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一跨出了真正說(shuō)明物質(zhì)世界量子性的第一步 三、能量子普朗克牛頓以來(lái)物理學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一Planck拋棄了經(jīng)典物理中的能量可連續(xù)變化、物體輻射或吸收的能量可以為任意值的舊觀點(diǎn),提出了能量子、物體輻射或吸收能量只能一份一份地按不連續(xù)的方式進(jìn)行的新觀點(diǎn)。這不僅成功地解決了熱輻射中的難題,而且開(kāi)創(chuàng)物理學(xué)研究新局面,標(biāo)志著人類對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)已經(jīng)從從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域,為量子力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。1918年他榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。死后他的墓碑上只刻著他的姓名和h=6.626?10─34J·s 1.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.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān)D.黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波ACD 2.關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)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(qiáng)度按波長(zhǎng)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(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無(wú)關(guān)D.如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體C 3.紅、橙、黃、綠四種單色光中,光子能量最小的是()A.紅光B.橙光C.黃光D.綠光A 4.小燈泡的功率P=1W,設(shè)其發(fā)出的光向四周均勻輻射,平均波長(zhǎng)λ=10-6m,求小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)是多少?(h=6.63×10-34J·s)5×1018個(gè) 5.下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中,符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()A 6.以下宏觀概念中,哪些是“量子化”的()A.物體的帶電荷量B.物體的質(zhì)量C.物體的動(dòng)量D.學(xué)生的個(gè)數(shù)AD 7.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示,由圖可知()A.隨溫度升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加B.隨溫度降低,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加C.隨溫度升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)D.隨溫度降低,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)ACD 8.在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開(kāi)一小孔,小孔可看作黑體,由小孔的熱輻射特性,就可以確定爐內(nèi)的溫度。如圖所示是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波長(zhǎng)的關(guān)系圖象,則下列說(shuō)法正確的是()A.T1>T2B.T1
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