第14讲 普朗克黑体辐射理论【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

第14讲 普朗克黑体辐射理论 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。 1.了解黑体和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律。 2.了解能量子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。 ( 知识精讲 ) 知识点01 黑体与黑体辐射 （一）黑体与黑体辐射 1．黑体：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 (1)定义：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． (2)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． （二）黑体辐射的实验规律 1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加． 2．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． 【知识拓展】 1．对黑体的理解 (1)黑体是一个理想化的物理模型． (2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮． 2．一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、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 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 ①各种波长的辐射强度都有增加； ②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示。 【即学即练1】下列说法正确的是（　　） A．只有高温物体才能产生热辐射，黑体一定是黑色的 B．穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零 C．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生 D．变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场 【答案】D 【解析】A．所有物体都能产生热辐射，黑体是个完全吸收外来电磁辐射的理想模型，不是黑色的物体，A错误； B．磁通量为零可能是因为磁场方向与线圈平面平行，而该处的磁感应强度不一定为零，B错误； C．闭合电路内的磁通量发生变化时才会产生感应电流，C错误； D．根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，D正确。 故选D。 【即学即练2】下列说法正确的是（　　） A．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，与材料的种类及表面状况无关 B．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波 C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强 D．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物 【答案】A 【解析】A．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，与材料的种类及表面状况无关，故A正确； B．热的物体和冷的物体都会向外辐射电磁波，故B错误； C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力比较强，但不是最强的，穿透能力最强的电磁波是γ射线，故C错误； D．微波并没有很强的热效应，微波炉加热食物利用的不是微波的热效应，而是利用微波可以传递能量的特点，故D错误。 故选A。 知识点02 能量子 1．定义：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ε叫作能量子． 2．表达式：ε＝hν.其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为普朗克常量．h＝6.626 070 15×10－34 J·s. 3．能量的量子化：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． 【知识拓展】 1．普朗克的量子化假设 (1)能量子：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ε叫作能量子。 (2)能量子表达式：ε＝hν ν是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.626 070 15×10－34 J·s。 (3)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化。 2．对能量量子化的理解 (1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。 (2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 【即学即练3】下列说法中正确的是（　　） A．伽利略预言了电磁波的存在 B．变化的磁场能产生电场，变化的电场不能产生磁场 C．焦耳最