《自然环境》我们生活的大洲─亚洲课件4

第四章

原子结构和波粒二象性第1节

普朗克黑体辐射理论第四章原子结构和波粒二象性第1节普朗克黑体辐射理论课标解读课标要求素养要求1.了解黑体及黑体辐射的概念。2.了解黑体辐射的实验规律。3.知道能量子概念,能说出普朗克提出的能量子假说内容。4.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点1.物理观念：知道黑体辐射、能量子，能解释相关现象。2.科学思维：掌握黑体辐射的规律并能解释相关现象，提高分析问题、解决问题的能力。3.科学探究：通过对黑体辐射规律的探究，揭示实验规律，学会与他人合作交流，培养探究意识，提高实验能力。4.科学态度与责任：学习科学家执着探索的科学精神、实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。课标解读课标要求素养要求1.了解黑体及黑体辐射的概念。1.物要点一黑体的辐射规律黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______①有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

温度要点一黑体的辐射规律黑体辐射电磁波的强度按波长的要点二能量子

整数倍要点二能量子

整数倍①有经验的炼钢工人，通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的大体温度，这是根据什么道理？

[答案]提示黑体辐射与温度有关。②所有粒子的能量值不是任意的，其大小与带电微粒的振动频率成正比，这种说法对吗？

①有经验的炼钢工人，通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉1.黑体辐射的维恩和瑞利理论解释（1）建立理论的基础：依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。（2）维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离较大。（3）瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由瑞利公式得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”。1.黑体辐射的维恩和瑞利理论解释（1）建立理论的基础：依据热2.能量子的理解

2.能量子的理解

探究点一

黑体及黑体的辐射规律黑体辐射的强度按波长分布如下图所示。

[答案]提示由图可知，当温度升高时，各种波长的辐射强度变强。辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。探究点一黑体及黑体的辐射规律黑体辐射的强度按波长分布如下图（2）你认为现实生活中存在理想的黑体吗？

[答案]提示现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射电磁波，也都能吸收和反射电磁波，绝对黑体不存在，是一种理想化模型。（2）你认为现实生活中存在理想的黑体吗？[答案]提示1.黑体的理解（1）黑体是一个理想化的物理模型，绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。（2）黑体看上去不一定是黑的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。1.黑体的理解（1）黑体是一个理想化的物理模型，绝对的黑体实2.一般物体与黑体的比较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、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的电磁波，不反射2.一般物体与黑体的比较项目热辐射特点吸收、反射特点一般物体3.黑体辐射的实验规律（1）温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。（2）随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。3.黑体辐射的实验规律（1）温度一定时，黑体辐射强度随波长的（3）普朗克能量量子化假设对黑体辐射的解释：在能量量子化假设的基础上，普朗克得出了黑体辐射的强度按照波长分布的公式，根据公式得出的理论结果与实验结果完全相符。如图所示，曲线是根据普朗克公式得出黑体辐射强度按照波长分布的函数图像，小圆圈代表黑体辐射的实验值。从图像看出，两者吻合的非常完美。（3）普朗克能量量子化假设对黑体辐射的解释：例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

B例关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是()B

解题感悟黑体的理解要点（1）黑体完全吸收电磁波而不反射电磁波，同时其本身也辐射电磁波。（2）黑体并不一定是黑的。（3）黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与其他因素无关。解题感悟（1）黑体完全吸收电磁波而不反射电磁波，同时其本身也1.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法错误的是(

)A.随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B.随温度降低，各种波长的辐射强度都增加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

B

[解析]由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，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。1.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法错误的是2.（2021山东聊城高二期中）下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是(

)A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的强度与温度无关C.随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

B2.（2021山东聊城高二期中）下列关于热辐射和黑体辐射的

探究点二

能量子在我们生活的宏观世界里，物体的位置、速度等运动规律，都可以通过牛顿力学精确地测算。但在量子微观世界里，有着与宏观世界截然不同的规则，如原子、分子和离子等，其能量正如普朗克所假设的那样，只能取某些特定的值。思考下面的问题：探究点二能量子在我们生活的宏观世界里，物体的位置、速度等运（1）普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识有什么不同?

[答案]提示宏观世界中我们认为能量是连续变化的，普朗克的“能量子”观点则认为能量是一份一份的，每一份是一个最小能量值，即能量不是连续的。（2）由能量量子化假说可知，能量是一份一份的，而不是连续的，请在宏观概念中，举一些我们周围不连续的实例。

[答案]提示自然数，汽车的个数等。（1）普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识1.能量子的理解

1.能量子的理解

例（2021山东枣庄高二期中）下列关于能量量子化的说法，正确的是(

)A.能量子与电磁波的频率成反比B.电磁波波长越长，其能量子越大C.微观粒子的能量是不连续（分立）的D.能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的

C例（2021山东枣庄高二期中）下列关于能量量子化的说法，正

解题感悟能量量子化的理解要点（1）能量只能采取某些分离数值。（2）能量只能以确定的大小（即能量子）一份一份地进行变化。（3）能量子是不可再分的。解题感悟（1）能量只能采取某些分离数值。

C

C

2.以下宏观概念中，属于“量子化”的是(

)A.物体的长度 B.物体所受的重力C.物体的动能 D.人的个数

D

[解析]人的个数只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的。其他三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的。2.以下宏观概念中，属于“量子化”的是()D[解1.（多选）关于对热辐射的认识，下列说法正确的是(

)A.温度越高，物体辐射的电磁波越强B.冷的物体只吸收电磁波C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关D.常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色

AD

[解析]一切物体都在不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强；常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色。1.（多选）关于对热辐射的认识，下列说法正确的是(

ACD

ACD

B

B

B

B

B

B

1.下列宏观概念是“量子化”的是(

)A.物体的质量 B.木棒的长度C.花生米的粒数 D.物体的动量

C

[解析]花生米的粒数只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的。1.下列宏观概念是“量子化”的是()C[解析]2.（多选）以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是(

)A.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B.当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D.早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高

BC

[解析]由辐射强度随波长变化关系图知，随着温度的升高，各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波。2.（多选）以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是(

BC

BC

A

A

5.普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(

)A.B.C.D.

D

[解析]黑体辐射的波长分布情况随温度而变，温度越高各种波长的辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长短的方向移动。5.普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于6.（2021安徽阜阳颍东衡水实验中学高二调研）关于对黑体的认识，下列说法正确的是(

)A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C.