能量量子化光的粒子性
[探新知·基础练]
1．黑体辐射
(1)热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。
(2)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
(3)一般材料物体的辐射规律：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。
(4)黑体辐射的实验规律：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，如图所示。
①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；
②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
2．能量子
(1)定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当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辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。
(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
(3)能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)
1．在自然界中能量都是量子化的。(×)
2．黑体是一种理想模型，自然界不存在。(√)
[释疑难·对点练]
1．对黑体的理解
(1)黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔就可以模拟一个黑体，如图所示。这是因为从外面射来的电磁波，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，在多次反射过程中，外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收，最终不能从空腔射出。
(2)黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看做黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当做黑体来处理。
(3)黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。
(4)一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点
热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。
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热辐射特点
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吸收、反射的特点
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一般物体
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辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关
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既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关
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黑体
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辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关
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完全吸收各种入射电磁波，不反射
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2．普朗克理论
(1)借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝。
(2)普朗克在1900年把能量子列入物理学，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。
[试身手]
1．氦氖激光器发射波长为6 328 Å的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW，则每秒发射多少个光子？
解析：根据爱因斯坦光子学说，光子能量ε＝hν，
而λν＝c，所以：
ε＝＝ J≈3.14×10－19 J。
因为发光功率已知，所以1 s内发射的光子数为：
n＝＝个≈5.73×1016个。
答案：3.14×10－19 J 5.73×1016个
