1 能量量子化
课堂合作探究
问题导学
一、黑体与黑体辐射
活动与探究1
1．黑体是黑色的吗？热辐射的物体温度一定很高吗？
2．黑体的辐射和黑体的反射是一回事吗？
3．响尾蛇虽然有眼睛，但却看不清东西，你知道它是靠什么来发现猎物的呢？
4．黑体辐射与热辐射的区别是什么？
迁移与应用1
黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（ ）
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增大
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增大
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关。一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
二、能量量子化
活动与探究2
1．我们知道，字母f和ν都表示频率，在物理学中如何区别它们？
2．在一杯开水中放入一支温度计，开水静置室内，可以看到开水的温度是逐渐降低的，既然从微观的角度来看能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低？
迁移与应用2
已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为（ ）
A．h B．
C． D．以上均不正确
光在不同的介质中的传播速度不同，当告诉我们光在真空中的波长为λ时，要用c＝λν求其频率，其中c是光在真空中的传播速度；当告诉我们光在某介质中的波长为λ介时，要用v＝λ介ν求其频率，其中v是光在介质中的传播速度。
当堂检测
1．黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是（ ）
A．温度 B．材料
C．表面状况 D．以上都正确
2．以下宏观概念，是“量子化”的是（ ）
A．木棒的长度 B．物体的质量
3
C．物体的动量 D．学生的个数
3．一束红光从空气射入折射率为1.5的玻璃，则这束红光的能量子将（ ）
A．变小 B．变大 C．不变 D．不能确定
4．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（ ）
A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光
5．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4×10－3～1.6×10－3 m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________。（已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空中的光速c＝3.0×108 m/s。结果取两位有效数字）
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：1．答案：我们说的黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收电磁波的物体；热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都存在热辐射，只是温度的高低影响热辐射的强弱。
2．答案：不是。一切物体都能向外辐射电磁波，一切物体也都能吸收和反射外来的电磁波，但黑体作为一种理想化模型，它只吸收电磁波而不发生反射。
3．答案：靠红外线。任何物体都能发出红外线，不同物体或不同温度的物体发出的红外线的强弱各有不同。响尾蛇对红外线特别敏感，能根据红外线的情况来判断是猎物还是敌人。
4．答案：
辐射特点
吸收、反射特点
热辐射
辐射与温度有关，与表面状况有关，温度越高，辐射电磁波的波长越短
既吸收、又反射。其能力与入射波波长有关。吸收能力强，反射能力弱的物体看起来比较黑
黑体
辐射
辐射强度按波长的分布只与温度有关，与表面状况无关
不反射，完全吸收各种入射的电磁波
迁移与应用1：ACD 解析：由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增大，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来。
活动与探究2：1．答案：在电工学和电子技术中，频率常用f表示，而在研究微观世界的物理学中，频率常用希腊字母ν表示。
2．答案：温度是一个宏观物理量，宏观物理量基本是以人的感官来定义的，受限制于人的观察精度，我们说各种物理量是连续的。基本上讲，宏观的物理学是一种近似的科学，是微观物理量变化的统计学结果。另外时间、空间也并非是连续的，也有最小的不可分割的量，所以基本物理量都是非连续的。从这个角度说，温度的测量实际上也是不连续的。
迁移与应用2：A 点拨：由波速公式c＝λν和能量子公式ε＝hν可求得。注意，在微观世界里电磁波的频率写成ν。
解析：由波速公式c＝λν可得：ν＝
由光的能量子公式ε＝hν＝h
故选A。
【当堂检测】
1．A 解析：根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素知，其只与温度有关。
2．D 解析：所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的。故正确选项为D。
3．C 解析：光的能量子为ε＝hν，光从空气射入玻璃后频率并不改变，因此该题选C。
4．A 解析：在四种颜色的光中，红光的波长最长而频率最小，由光子的能量ε＝hν
3
可知红光光子能量最小。
5．答案：1.9×1011～2.1×1011 Hz 1.3×10－22～1.4×10－22 J 平均动能增大
解析：由c＝λν得ν＝。
则求得频率范围为1.9×1011～2.1×1011 Hz。
又由ε＝hν得能量范围为1.3×10－22～1.4×10－22 J。
温度越高分子无规则运动更剧烈，无规则热运动的平均动能也越大。
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