人教版 (2019)选择性必修 第三册1 普朗克黑体辐射理论导学案

第四章热力学定律

第1节普朗克黑体辐射理论

【素养目标】

1. 了解黑体与黑体辐射的概念
2. 了解黑体辐射的实验规律
3. 了解能量子的概念

【必备知识】

知识点一、黑体与黑体辐射

(1)黑体:如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

(2)黑体辐射:黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫黑体辐射。黑体自身可以辐射电磁波 看上去不一定是黑的。

(3)黑体辐射的特点:对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关，而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。

知识点二、黑体辐射的实验规律

随着温度的升高,一方面，各种波长的辐射强度都有增加;另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

知识点三、能量子

(1)能量子:普朗克假定，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e的整数倍，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进行的，这个不可再分的最小能量值ε叫能量子。

(2)能量量子化:在微观世界中，能量不能连续变化，只可能取某些特定的值，这种现象叫能量量子化。

【课堂检测】

1．可见光波长的大致范围是。、电磁辐射的能量子的值是多少？

【答案】，

【详解】

由能量子计算可得，400nm电磁辐射的能量子为

760nm电磁辐射的能量子为

2．已知小灯泡的功率，设小灯泡发光时向四周均匀辐射平均波长的光，求在距离灯泡处，每秒钟落在垂直于光线方向上面积为处的光子数是多少？（已知，计算结果保留两位有效数字）

【答案】个

【解析】

每个光子

每秒发射光子数个

解得：个

【素养作业】

1．下列物理学常量单位正确的是（　　）

A．引力常量N·kg2/m2 B．阿伏加德罗常数mol-1

C．静电力常量N·C2/m2 D．普朗克常量J/s

【答案】B

【详解】

A．由

得

G的单位是N⋅m2/kg2，故A错误；

B．阿伏加德罗常数单位：mol−1，故B正确；

C．由

得

k 的单位是N⋅m2/C2，故C错误；

D．由

得

h的单位是，即J⋅s，故D错误。

故选B。

2．下列关于能量量子化的说法，正确的是（　　）

A．能量子与电磁波的频率成反比 B．电磁波波长越长，其能量子越大

C．微观粒子的能量是不连续（分立）的 D．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的

【答案】C

【详解】A．由ɛ=hν可知，能量子与电磁波的频率成正比，故A错误；

B．由可知，电磁波波长越长，其能量子越小，故B错误；

C．普朗克提出了量子假说，他认为，物质辐射（或吸收）的能量都是不连续的，是一份一份进行的，故C正确；

D．能量子假设是由普朗克最早提出来的，故D错误。

故选C。

3．下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是（　　）

A．一切物体都在辐射电磁波

B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关

C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

【答案】B

【详解】

A．一切物体都在辐射电磁波，A正确；

B．实际物体辐射电磁波的情况与温度、表面情况、材料都有关；黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，是实际物体的理想化模型，B错误；

C．黑体辐射的强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动，C正确；

D．能100%的吸收入射到其表面的各种波长的电磁波，这样的物体称为黑体，D正确；

由于选择不正确的，故选B。

4．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10-34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　）

A．2.3×10-18 W B．3.8×10-19 W

C．7.0×10-10 W D．1.2×10-18 W

【答案】A

【详解】

绿光光子能量

每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔才能被入察觉，所以

故选A。

5．下列说法正确的是（　　）

A．伽利略通过“理想实验”得出“力是维持物体运动的原因”

B．爱因斯坦首先提出“能量子”假说

C．牛顿发现万有引力定律的同时测出了引力常量

D．伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度、加速度以及能量的概念

【答案】D

【详解】

A．伽利略通过“理想实验”得出“力不是维持物体运动的原因”，选项A错误；

B．普朗克首先提出“能量子”假说，选项B错误；

C．牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，选项C错误；

D．伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度、加速度以及能量的概念，选项D正确。

故选D。

6．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法错误的是（    ）

A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一

B．伽利略指出运动物体在不受力的作用时，将保持原来的速率一直运动下去

C．开普勒提出行星运动三定律

D．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因

【答案】D

【详解】

A．物理学的发展表明，普朗克在1900年把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一，故A正确，不符合题意；

B．伽利略指出运动物体在不受力的作用时，将保持原来的速度一直运动下去，故B正确，不符合题意；

C．开普勒提出行星运动三定律，故C正确，不符合题意；

D．伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，故D错误，符合题意；

故选D。

7．2020年抗击新冠肺炎疫情期间，随处可见红外线测温仪，不同于接触测温仪，便捷、精确、安全是使用红外线测温仪最重要的优点。下列有关说法中正确的是（　　）

A．测温仪应用的是红外线温度传感器

B．玻尔提出“热辐射是一份一份的，不连续的”

C．测温仪利用了爱因斯坦提出的黑体辐射原理

D．红外线遥感器是利用了红外线的热效应，红外线的波长比紫外线的波长短

【答案】A

【详解】

A．红外线测温仪应用的是红外线温度传感器，故A项正确；

B．普朗克提出“热辐射是一份一份的，不连续的”，故B项错误；

C．普朗克提出了黑体辐射原理，故C项错误；

D．红外线遥感器是利用了红外线波长较长容易发生衍射的特点，红外线的波长比紫外线的波长长，故D项错误。

故选A。

8．关于电磁场、电磁波下列说法正确的是（　　）

A．变化的磁场一定能产生变化的电场

B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低

C．观察者接近频率恒定的波源时，接收到波的频率比波源的频率小

D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，而不向外辐射电磁波

【答案】B

【详解】

A．均匀变化的磁场将产生恒定的电场，A错误；

B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低，B正确；

C．观察者接近频率恒定的波源时，根据多普勒效应，接收到波的频率比波源的频率大，C错误；

D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，也向外辐射电磁波，D错误。

故选B。