2020高中物理 6.2 量子世界學(xué)案6 魯科版必修2

1、62量子世界學(xué)案4 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 了解熱輻射的能力與波長和溫度有關(guān)，進(jìn)而了解黑體輻射；2 知道普朗克“量子假說”的主要內(nèi)容；3 知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)；4 知道光具有波粒二象性和物質(zhì)波的假設(shè)及驗(yàn)證。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】量子的概念，光的波粒二象性及物質(zhì)波?！局R(shí)要點(diǎn)】（1） “紫外災(zāi)難”溫度越高，輻射越強(qiáng)，輻射的波長越短。（2） 能量不連續(xù)量子假說：輻射是不連續(xù)的，是一份一份地進(jìn)行，每一份能量稱為一個(gè)量子，輻射的總能量E為量子的整數(shù)倍，量子的能量與頻率成正比，與波長成反比。式中c為真空中的光速，h是普朗克常數(shù)，值為6.62610-34Js，是物理普適常數(shù)。由于量子的能量相對(duì)于宏觀物體的動(dòng)

2、能或勢能來說，是非常微小的，完全可以被忽略。所以宏觀物體（如鉛球沿斜面滾下時(shí)）的動(dòng)能或勢能都是連續(xù)變化的。（3） 物質(zhì)的波粒二象性光是不連續(xù)的、是一份一份的、具有一定能量的物質(zhì)，每一份為一個(gè)單元叫做光量子，又叫光子。光既有波動(dòng)性又具有粒子性的事實(shí)，不得不使人們承認(rèn)光具有波粒二象性。不過，這里所說的粒子已不再是牛頓時(shí)代所說的微粒了。人們現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到：光在一定條件下，表現(xiàn)為粒子性，即不連續(xù)性；而在另一定條件下，表現(xiàn)為波動(dòng)性。物質(zhì)波：【典型例題】例題1：試計(jì)算：（1）波長為的可見光，其光子的能量為 ；（2）波長為的x光（即倫琴射線），其光子的能量為 。解析（1）該可見光的波長為 所以，該光子的能量為

3、（2）這種x光的波長為 故這種x光的能量為 【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1下列說法正確的是（ ）A只有高溫物體才會(huì)熱輻射B低溫物體不會(huì)向外輻射電磁波C只有黑體在任何溫度下才都會(huì)向外輻射電磁波D熱輻射是物體中的分子、原子受到激發(fā)而輻射出電磁波的現(xiàn)象2下列哪些物體可看作黑體？（ ）A不輻射可見光的物體B沒有任何電磁輻射的物體C不能反射可見光的物體D不能反射任何電磁輻射的物體3下列關(guān)于黑體和黑體輻射的說法，正確的是（ ）A所謂黑體，就是黑色的物體B黑體是一個(gè)既不吸收熱輻射也不反射熱輻射的物體C黑體的輻射能力只與黑體輻射的電磁波波長和黑體的溫度有關(guān)D實(shí)驗(yàn)表明，黑體輻射紫外線時(shí)輻射能力很強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生“紫外災(zāi)難”4下列關(guān)于

4、波粒二象性的說法正確的是（ ）A電子具有顯著的粒子性，而且也具有波動(dòng)性B有的光是波，有的光是粒子C只有光具有波動(dòng)性，其他微小的粒子不可能有波動(dòng)性D光子與電子是同樣的一種粒子5閱讀下文，按要求回答問題。自然界中的物體由于具有一定的溫度，會(huì)不斷向外輻射電磁波，這種輻射與溫度有關(guān)，稱為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn)：輻射的能量中包含各種波長的電磁波；物體的溫度越高，單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同。處在一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量。如果它處在平衡狀態(tài)，則能量保持不變，若不考慮物體表面物質(zhì)對(duì)輻射的反射作用，我

5、們定義一種理想的物體，它能100吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體。單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對(duì)溫度的四次方成正比，即，其中常量。在下面的問題中，把研究對(duì)象都簡單地看做黑體。有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式為：太陽半徑，太陽表面溫度T=5770K，火星半徑r=3395km，球體表面積（其中R為球半徑）。(1)每秒從太陽表面輻射的總能量為多少？(2)火星受到來自太陽的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為 (r為火星半徑)的圓盤上，已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍，忽略其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星表面的平均溫度。解析（1）每秒從太陽表面輻射的總能量為代入數(shù)據(jù)解得 （2）設(shè)火星表面溫度為，太陽到火星的距離為d，火星單位時(shí)間內(nèi)吸