
1.填一填(1)熱輻射的概念:物體具有的與 有關(guān)的輻射電磁波的方式。(2)熱輻射規(guī)律:物體在室溫時,熱輻射的主要成分是波長 的電磁波,當(dāng)溫度升高時,熱輻射中波長較 的成分越來越強。(3)黑體:能夠完全吸收入射的各種波長的 而不發(fā)生 的物體。(4)黑體輻射規(guī)律:黑體雖然不反射電磁波,但是卻可以向外輻射電磁波,而且輻射電磁波的強度按 的分布只與它的 有關(guān)。
2.判斷(1)物體在常溫下也在不斷地輻射電磁波。 ( )(2)黑體就是指黑色的物體。 ( )(3)黑體不反射電磁波,卻可以向外輻射電磁波。 ( )
3.選一選所謂黑體是指能全部吸收入射的電磁波的物體。顯然,自然界不存在真正的黑體,但許多物體在某些波段上可近似地看成黑體。如圖13.5--1所示,用不透明的材料制成的帶小孔的空腔,可近似地看作黑體。這是利用了 ( )圖13.5--1A.控制變量法 B.比值法C.類比法 D.理想化方法解析:黑體實際上是一種物理模型,把實際物體近似看作黑體,用到的是理想化方法,D正確。答案:D
1.填一填(1)能量子①定義:振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 倍。這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。②能量子的大小:ε= ,其中ν是電磁波的 ,h是一個常量,稱為普朗克常量,h=6.626 070 15×10-34 J·s。③普朗克認為微觀粒子的能量是 的,是不連續(xù)(分立)的。④愛因斯坦的光子說:光是一個個不可分割的能量子組成的,頻率為ν的光的能量子為 ,這些能量子被叫作 。
(2)能級①定義:原子的能量是 的,這些 的能量值叫作能級。②原子的穩(wěn)定性:原子處于能量最低的狀態(tài)時最穩(wěn)定,原子處于能量較高的狀態(tài)時不穩(wěn)定,會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷,放出 。③能級躍遷規(guī)律:原子從高能級態(tài)向低能級態(tài)躍遷時放出的光子的能量,_____前后兩個能級之差。④原子的發(fā)射光譜的特征:原子的能級是分立的,放出的光子的能量也是分立的,因此,原子的發(fā)射光譜只有一些 的亮線。
2.判斷(1)普朗克認為帶電微粒的能量是量子化的。 ( )(2)原子處于最低能級時最穩(wěn)定。 ( )(3)原子發(fā)生能級躍遷時要放出光子。 ( )
[問題驅(qū)動]用紅外線熱像儀可以監(jiān)測人的體溫,只要被測者從儀器前走過,便可知道他的體溫是多少,你能說出這其中的原理嗎?提示:根據(jù)輻射規(guī)律可知,隨著溫度的升高,各種波長的輻射強度都增加;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。被測者會輻射紅外線,輻射強度以及波長的分布情況與溫度有關(guān),溫度高時輻射強且較短波長的成分強。人的體溫的高低,直接決定了他輻射的紅外線的頻率和強度,通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況就可知道這個人的體溫?! ?
【重難釋解】1.對黑體的理解(1)絕對的黑體實際上是不存在的,但可以用某裝置近似地代替。如圖13.5-2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,這個帶小孔的空腔就可以近似為一個絕對黑體。圖13.5--2
(2)黑體不一定是黑的,只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時看上去才是黑的;有些可看作黑體的物體由于有較強的輻射,看起來還會很明亮,如開有小孔的煉鋼爐。一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被當(dāng)作黑體來處理。
2.一般物體與黑體的比較
3.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,如圖13.5--3所示?! ?圖13.5--3
[解析] 一般材料的物體輻射能的多少取決于物體的溫度(T)、輻射光的波長、時間的長短和發(fā)射的面積,而黑體是指在任何溫度下,能夠完全吸收入射的任何波長的電磁波而不發(fā)生反射,黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)。實驗表明,隨著溫度的升高,各種波長的輻射強度都有所增加,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。從題圖中可以看出,λ1<λ2,T1>T2,正確選項為A、D。[答案] AD
熟悉黑體輻射特點是解決問題的關(guān)鍵。隨著溫度的升高,各種波長的輻射強度都在增加,當(dāng)黑體溫度升高時,輻射強度極大值向短波方向移動。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.圖13.5--5中描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(guān)系的圖像中,符合黑體輻射實驗規(guī)律的是 ( )圖13.5--5解析:根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律:隨著溫度的升高,各種波長的輻射強度都增加,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,可知選項A正確。答案:A
2.下列敘述錯誤的是 ( )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度按波長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的電磁波解析:根據(jù)熱輻射定義知A、D正確;根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點知一般材料的物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外,還與材料種類和表面狀況有關(guān),而黑體輻射只與黑體溫度有關(guān),B錯誤,C正確。答案:B
3.關(guān)于對黑體的認識,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.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔,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,這個空腔就成了一個黑體
解析:黑體自身輻射電磁波,不一定是黑的,故選項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),故選項B錯誤,C正確;黑體自身輻射電磁波,但不一定是黑色的, 故選項D錯誤。答案:C
【重難釋解】1.每個能量子的能量ε=hν,其中ν是電磁波的頻率;光子的能量ε=hν,其中ν是光的頻率。2.能量子觀點與黑體輻射實驗的比較普朗克能量子假設(shè)認為微觀粒子的能量是量子化的,或者說微觀粒子的能量是分立的。借助于能量子的假說,普朗克得出黑體輻射的強度按波長分布的公式,與實驗符合得很好。
3.對能量量子化的理解(1)物體在發(fā)射或接收能量的時候,只能從某一狀態(tài)“飛躍”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)在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運動時我們可以認為:物體的運動是連續(xù)的,能量變化是連續(xù)的,不必考慮量子化;在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】4.(多選)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.物體的動量D.學(xué)生的個數(shù)解析:所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的,是一份一份的,故選A、D。答案:AD
5.(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,因而是錯誤的解析:普朗克能量子假說認為,能量存在某一個最小值,帶電微粒輻射或吸收的能量只能是這個最小能量值的整數(shù)倍,故A錯誤,B正確;能量子與電磁波的頻率成正比,故C正確;能量子假說反映的是微觀世界的特征,不同于宏觀世界,并不是與現(xiàn)實世界相矛盾,故D錯誤。答案:BC
6.(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A、B、D正確,C錯誤。答案:ABD
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