4-1-普朗克黑体辐射理论-(教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册

1.普朗克黑体辐射理论第四章原子结构和波粒二象性人教版物理选择性必修第三册一、黑体与黑体辐射1.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。2.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。3.黑体辐射特点: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,而对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除了与温度有关,还与材料的种类及表面状况有关。基础认识微思考一座建设中的楼房还没安装窗子,室内已经粉刷,如果从远处看窗内,你会发现什么?为什么?提示:从远处观察,会发现窗内很暗,这是因为从外界射来的光,经窗口射入室内,大部分光要在室内经过多次反射,才可能有机会射出窗口,在多次反射的过程中,大部分光被吸收掉,再从窗口射出的光是很少的。二、

黑体辐射的实验规律1.通过实验得到黑体在不同温度下辐射电磁波的辐射强度随波长变化的图像。2.实验规律。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。

(1)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有

增加

;

(2)绝对黑体的温度升高时,辐射强度的极大值向波长

较短

的方向移动。

3.规律解释。(1)维恩和瑞利的理论解释。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很大。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。(2)普朗克公式。1900年10月,

普朗克

找到了一个数学公式,它与实验吻合得非常完美。

微训练1(2020·广西靖西第二中学高二开学考试)黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(

)A.温度 B.材料C.表面状况 D.以上都正确答案:A解析:一般物体辐射电磁波的情况与温度有关,还与材料的种类及表面情况有关,但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,温度越高,黑体辐射的强度越大,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。故选项A正确,B、C、D错误。三、能量子1.能量子:组成黑体的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。这个不可再分的最小能量值称为能量子。

2.能量子公式:ε=hν。这里的ν是带电微粒的

振动频率

,也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率。h

是一个常量,后人称之为

普朗克常量

,其值为h

=6.62607015×10-34J·s。3.普朗克的假设内容:微观粒子的能量是

量子化

的,或者说微观粒子的能量是分立的。

微训练2下列能正确解释黑体辐射实验规律的是(

)A.能量连续的经典理论B.普朗克提出的能量量子化理论C.能量连续的经典理论和普朗克提出的能量量子化理论都能解释D.牛顿提出的能量微粒说答案:B解析:黑体辐射的实验规律,只有用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释,故选项B正确,A、C、D错误。典例剖析(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答案:AD一黑体与黑体辐射重难突破解析:根据热辐射定义知选项A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,选项D正确,B、C错误。规律总结1.黑体是一种理想化模型,客观上并不存在。2.黑体只吸收电磁波但不反射电磁波,可以向外辐射电磁波。3.黑体并不是黑色的物体。

学以致用(多选)对黑体的认识,下列说法正确的是(

)A.黑体只吸收电磁波,不辐射电磁波B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关,与材料的种类及其表面状况无关C.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,这个带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体D.黑体是一种理想化模型,实际物体没有绝对黑体BCD解析:黑体吸收电磁波而不发生反射,黑体自身向外辐射电磁波,故选项A错误。选项B、C、D的说法都正确。典例剖析(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知(

)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二黑体辐射的实验规律ACD解析:由题图可知,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,故选项A、C、D正确,B错误。学以致用(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波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大波长与最小波长之间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答案:BCD解析:在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大波长与最小波长之间,故选项A错误,B正确;黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,黑体辐射的强度越大,则辐射强度的极大值也越大,故选项C正确;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,故选项D正确。典例剖析小灯泡的功率P=1W,设其发出的光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6m,求小灯泡每秒辐射的能量子数是多少?(h=6.63×10-34J·s)答案:5×1018三能量子解析:每秒小灯泡发出的能量为E=Pt=1

J1个能量子的值为学以致用“神光Ⅱ”装置是我国高功率固