PDF《新 课程 新实验 新认识 （Ⅺ）》

新 课程 新实验 新认识 ( Ⅺ) ― ― 新课 程高中物理 实验 的开发与教 学研 究口司烈翔 赵力红浙江省 富阳中学

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0 0 ( 十一 ) 近代 物理实验选 萃《高中物理课 程标 准》 选修

3 ―5模块中增添 了不 少近 代物 理 内容 .

比如 通过 经典 的黑体 辐射 实验 、 光 电效应实验 、 光谱 实验和 弗兰克 一赫兹 实验等 , 介绍科学家们是如何 比较宏观物体和微观粒子的能量 变化特 点,一步一 步地 建 立起量 子论 学说 的 .在原 子物 理学中,则采 用现代 技 术手段 ( 如 用辐射 传感 器)来探测材料的放射性特性和研究建筑材料的放射强度等.通过这些实验 演示和学生动手研 究, 可消除 学生对放射性物质的神秘感.

1 热 辐射 和黑体 (

1 ) 实验 背景 人们是从黑体辐射实验逐渐打开了近代物理 的大门.人教版 、 沪科教版等高 中物理实验教科 书选修

3 ―5模块 中增加 了 热辐射与黑体辐射 内容 .热辐射是介绍黑体辐射的基础 , 学生 比较 熟悉.但是 , 学生 的认识往往停 留在热辐射与温 度 的关 系上,而很 难想到与电磁 波波长的关 系.如果我们能演示相关实验 , 有助于学生感受和理 解所学的内容 , 为引 出黑体及黑体规律 的教学做 好铺 垫.(2)实验原 理 任何物体都具有不断辐射 、 吸收、 发射电磁波 的本领 , 辐射 出去 的电磁波具有一定 的谱分 布. 这种谱分布与物体本身 的特性及其温度有关 , 称 之为热辐射 .物体在 室温时 , 热辐射 的主要成分 是波长较长 的电磁波 , 不能引起人的视觉 .当温 度升高 时, 热辐射 中较短 波长的成 分越来越强. 辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所 不同,这是热 辐射的一 个特性.如果 我 们将 灯泡的亮 度逐 渐增 加,灯泡所发出的光 的颜 色也 随着 改变 . 如果某种物体能够完全吸收人射的各种波长 的 电磁 波而不发生反射 , 这种物体 就是 绝对黑体,简称黑体,它的原 理如图1所示 .生活中,有许多物体可当作黑体. 图1建筑 中还未 安装 玻璃的窗 户,从远处望过 去就是一个个 黑洞 , 可 当作黑 体;

远处树 林 中树 间的空 隙也 可 当作 黑体 . (

3 ) 实验 器材

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0 V

6 0 W 灯泡

1 只,自耦 变 压器 ( 或可调电源) ,

1 个 内表 面是 白色 的皮 鞋盒子(或用硬纸板糊的盒 子).(4)操作 与现 象【实验

1 】 用自耦变压器(或可调电源)逐 渐升高 220V60W 灯 泡两 端 电压 .当通 过 白炽灯 灯丝的电流 逐渐 变 大时 , 灯泡靠 着加 热 内部 的灯丝 ( 燃点 高 的钨丝 ) , 亮度逐渐增 加(灯泡各 阶段 的发光照片从 略).经 观察 , 发 出的光 的颜 色大致 如表

1 所示.观察表明: 当灯丝的温度低于

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0 ~ C时, 所辐 射 出的 电磁波 大多 为人 的 眼睛 所无 法看 到 的红外 《 教 学仪器与实验》 第24卷

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0 8年第11期・9・线;

高于400~C时,在暗室 内人 眼可以感 受微 弱的亮光 ;

当温度再 逐渐 增高 时,不仅 可见 光的强 度会 增强 , 颜 色也会 由暗红 (

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0 ~ C) 转橙、转黄 , 最后 至表1白光 ;

在1700~C时 , 会辐射出类 似蜡 烛 的橘 红色光.试一试 : 在一 个黑 暗的房 间里, 先打开灯 泡开 关,闭着 眼 睛数 秒 钟后 , 切断电灯 的电源 , 同时睁开眼睛 , 注意看灯 泡 的亮 度是 如何变 化的. 【 实验