高中物理 选择性必修三 普朗克黑体辐射理论 课件

1、深圳大学附属中学THE AFFILIATED HIGH SCHOOL OF SHEN ZHEN UNIVERSITY选择性必修三 4.1 普朗克黑体辐射理论深大附中 方哲深圳大学附属中学THE AFFILIATED HIGH SCHOOL OF SHEN ZHEN UNIVERSITY什么是热辐射？物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。知识回顾黑体物体热辐射和温度的关系？如果某种物体能够完全吸收入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。空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体。

2、黑体是一种理想化模型黑体辐射黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。黑体辐射特征：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。这可能反映了某种具有普遍意义的客观规律，必须理论研究！根据上图，你能发现什么规律？黑体辐射实验随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；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。黑体辐射的实验规律根据上图，你能发现什么规律？黑体辐射实验黑体辐射的实验规律黑体辐射项目热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关,与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射,其能力与材料的种类及入射波长等因素有关黑体辐射电磁

3、波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波,不反射一般物体与黑体的比较现实生活中不存在理想的黑体, 实际的物体都能辐射红外线(电磁波),也都能吸收和反射红外线(电磁波),绝对黑体不存在,是理想化的模型。黑体辐射实验曲线T=1600K（1）维恩的半经验公式： 短波符合，长波不符合。（2）瑞利金斯公式：长波符合，短波荒唐。 紫外灾难经典物理学所遇到的困难解释实验曲线一朵令 人不安的乌云小资料19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。

4、另外还找到了力、电、光、声-等都遵循的规律-能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，”小资料这两朵乌云是指什么呢？黑体辐射实验迈克尔逊-莫雷实验普朗克量子力学的诞生相对论问世量子力学相对论微观领域高速领域经典力学能量子1900年10月，普朗克提出量子化理论，给

5、予黑体辐射以完美的解释。普朗克的量子化理论普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，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叫作能量子。能量子的大小： = h其中 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）能量经典量子能量子普朗克能量子理论成功解释黑体辐射黑体辐射公式1900 年 10月 19日，普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式。普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、

6、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。死后他的墓碑上只刻着他的姓名和 h6.6261034J s。小资料年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 v 的光的能量子为 hv，h 为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子 (photon)。小资料能量量子化物理学的新纪元跨出了真正说明物质世界

7、量子性的第一步牛顿以来物理学最伟大的发现之一小资料课堂练习1.新冠肺炎防控中有一个重要环节是对外来人员进行体温检测，检测用的体温枪工作原理就是黑体辐射定律。黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知下列描述正确的是（）A随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B温度降低，可能部分波长的辐射强度会减小 C随温度升高，辐射强度的极大值向频率较小的方向移动 D随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 课堂练习2.下列叙述错误的是()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波课堂练

8、习3.(多选)根据黑体辐射的实验规律,以下判断正确的是 ()A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波的波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间C.温度越高,辐射强度的极大值就越大D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短课堂练习4.关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是（ ）A.黑体是真实存在的B.普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式， 与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元C.随着温度升高，黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱D.黑体辐射无任何实验依据课堂练习5.(多选)下列有关黑体和黑体辐射的说法正确的是（ ）A.黑体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射B.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可 见光)C.黑体辐射的实验规律