必修 第三册 · 人教版
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27 能量量子化

免费读1254字2024-07-22

  老师:各位同学大家好,今天我们一起来学习能量量子化,众志成城抗疫情。今年这样的场景我们再熟悉不过了。那么大家想过没有,这种手持测温枪不与人体接触,是如何测出人体体温的?再来看工人日报2013年7月16日刊登的一篇文章中国梦劳动美,寻找最美一切工人,讲的是河北省五一劳动奖章获得者王志刚。目测缸水温度和实测温度之差只有5摄氏度,看火焰颜色深浅就能判断钢水的温度。这样的绝活儿背后凝聚着炼钢工人的辛苦劳动。

  老师:那么同学们,你们知道炼钢工人熟练技术后面的科学依据吗?今天我们一起来了解与之相关的科学知识。上节课,我们知道变化的电场和变化的磁场交替产生,由近极远向周围传播形成电磁波。而一切物体内部都存在着不停运动的带电威力,这种带电威力的震动会产生变化的电磁场就会向外辐射电磁波。我们周围一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与温度有关,也称为热辐射。那么热辐射有什么特点?我们一起来看这幅图。

  老师:铁块儿从发热到发光,温度不同,颜色就不同,颜色的不同代表的是辐射电磁波的波长不同。从电磁波谱我们可以知道红光的波长,紫光的波长短。温度升高时,铁块由暗暗的红色变成明亮的黄色。热辐射中波长较短的成分越来越强。实验现象表明,温度升高时,热辐射中波长较短的成分会越来越强。我们看到发明亮黄色的铁块,就知道它比发暗红色的铁块温度要高。炼钢工人正是通过观察颜色而判断温度的,当然要做到精确度在5摄氏度之内,那需要长期的经验积累。

  老师:人体向外辐射的电磁波不在可见光的范围内,我们人眼观察不到,可测温枪可以探测到,从而来判断人体温度的高低。根据这个原理,同学们自己也可以推测物体温度的高低。我们一起来看一下。晴朗的艳空,繁星闪烁,有的恒星颜色偏红,有的恒星颜色偏蓝。对于红星和蓝星,你能判断出哪种恒星的表面温度更高吗?有的同学说这个太简单了,刚才我们刚刚讲过,当温度升高时,热辐射中波长较短的成分会越来越强。我们知道蓝光的波长比红光的波长短,因此我们可以判断蓝星的表面温度更高。回答的不错,那么如果我问,那么你知道蓝星温度是多少度,这个就很难回答了。

  老师:定性可以判断温度的高低,但是我们只有掌握了热辐射与物体温度之间的定量关系,我们才能够精确的测量蓝星的温度。这就是人们为什么要研究热辐射的原因。可是一个物体除了热辐射以外,物体的表面还会反射外界射来的电磁波。在日常生活中,我们都知道,白色的物体之所以呈现白色,是因为它几乎反射各种波长的可见光,而黑色的物体之所以呈现黑色,是因为它几乎不反射各种波长的可见光,也就是说物体表面反射电磁波与物体的颜色有关。这样的话,那么物体辐射的电磁波和反射的电磁波混在一起,对热辐射就造成了一定的干扰。

  老师:那么怎么办?如果有一个物体,它只辐射电磁波而不反射电磁波,就像这个黑色的物体一样,那就方便多了。据此,我们建立了一个物理模型,称之为黑体。如果

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