高中物理(新教材)选修三课件：4-1-普朗克黑体辐射理论 人教版

第1节普朗克黑体辐射理论学习目标1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射．2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体辐射的强度与波长的关系．新课导入在很多地方用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗？一、黑体与黑体辐射1.热辐射我们周围的一切物体都在辐射电磁波．这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强。热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都能发出一定的热辐射，如任何物体都在不停地向外辐射红外线，这就是一种热辐射，即使是冰块，也在向外辐射红外线，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。2.黑体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。黑体看上去不是一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，例如：炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被看作黑体来处理。对黑体的理解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，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了一个绝对黑体。3.黑体辐射黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫黑体辐射。黑体自身可以辐射电磁波看上去不一定是黑的。黑体辐射的特点：对于一般材料的物体，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，而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。4.一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。实验装置T平行光管三棱镜T黑体辐射源可调节温度检测探头可检测辐射强度和波长二、黑体辐射的实验规律实验装置T平行光管三棱镜T黑体辐射源可调节温度检测探头可检测辐射强度和波长二、黑体辐射的实验规律辐射强度：单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。特点：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加；②绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。其中K是热力学温度单位黑体辐射实验规律的理论解释实验值0/μm1234567辐射强度维恩线紫外灾难瑞利

─

金斯线

维恩公式：短波适合；长波不符合瑞利公式：长波适合；短波荒唐三、能量子1．普朗克的能量量子化假设(1)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。例如，可能是ε或2ε、3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量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。能量经典量子(2)能量子公式：ε＝hvv是电磁波的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，其值为：h＝6.626×10-34J·s。(3)普朗克的假设认为，微观粒子的能量是量子化的，是不连续的，或者说微观粒子的能量是分立的。这种现象叫做能量的量子化。2.普朗克量子化理论的意义(1)破除“能量连续变化”的传统思想，是物理新思想的基石之一。(3)开创物理学新纪元，为量子力学的诞生奠定了基础。(3)标志着人类对自然规律的认识从宏观进入微观领域。随堂练习1.(多选)下列叙述正确的是(

)A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关AD随堂练习1.(多选)下列叙述正确的是(

)A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关AD2.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．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．如果在一个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经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体C3.关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是(

)B4.(多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(

)A．物体的带电荷量 B．物体的质量C．物体的动量 D．学生的个数AD备用工具&资料3.关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是(

)B随堂练习1.(多选)下列叙述正确的是(

)A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关AD新课导入在很多地方用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗？2.黑体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。黑体看上去不是一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，例如：炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被看作黑体来处理。对黑体的理解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