普朗克黑体辐射理论课件-高二下学期物理人教版选择性

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。量子论使人们认识了微观世界的运动规律，并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。图为利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”。那么，人们认识量子规律的第一步是怎样迈出的？一、黑体与黑体辐射1.黑体：如果一个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。黑体是理想化模型不透明材料制成的带小孔的空腔对黑体的理解：①黑体是个理想化的模型。②一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，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。3.一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、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光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，不反射二、黑体辐射的实验规律黑体（小孔表面）T集光透镜平行光管分光元件会聚透镜及探头电炉（控制温度）1.实验原理：分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。

加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。

利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况。黑体辐射谱②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动温度升高：①各种波长的辐射强度都增加思考2：怎样解释黑体辐射的实验规律呢?思考1：黑体辐射随着温度变化有怎样的实验规律?2.实验规律维恩瑞利瑞利─金斯线维恩线（1）经典物理学所遇到的困难①维恩的经验公式：短波符合，长波不符合；

②瑞利─金斯公式：长波符合，短波荒唐3.黑体辐射的理论解释瑞利─金斯线维恩线1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上提出黑体辐射公式。（2）普朗克的解释普朗克找到了一个数学公式，它与实验吻合得非常完美。维恩公式和瑞利——金斯公式，其实就是普朗克公式的特殊情况。——黑体辐射公式1.定义：普朗克认为，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，他把这个不可再分的最小能量值ε

叫作能量子。3.能量的量子化：在微观世界里能量不是连续的，而是一份一份的，

即是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。2.表达式：量子：不可分割的基本个体分立：不连续的E=nε，n=1,2,…三、能量子宏观世界中：能量可以是任意值，可以连续变化。例如：物体的重力势能，弹簧振子的弹性势能。微观世界中：微观粒子的能量只能是一个一个的特定值，不能连续变化。（能量量子）例如：物体的带电量，电子绕原子核运动的轨道半径。经典量子连续分立4.对能量子的理解5.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。（2）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。1.对黑体的认识，下列说法正确的是()A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关，还与材料的种类及其表面状况有关D.黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体D2.下列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（）AABCD

ABC瑞利─金斯公式黑体辐射：不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波随温度的升高：各种波长的辐射强度都在增加；辐射强度的最大值向短波方向移动普朗克黑体辐射理论黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体普朗