第4章 第1节 普朗克黑体辐射理论（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

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.了解黑体和黑体辐射的概念，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. 物理观念 2.了解黑体辐射的实验规律，并能应用这一规律分析相关问题. 科学思维 知识点一　黑体与黑体辐射 1．黑体 (1)定义：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)实例：带__小孔__的空腔可以近似为一个绝对黑体． 提醒：(1)黑体是一个理想化的物理模型，现实生活中并不存在，但可用某装置近似替代；(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．黑体辐射 (1)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． (2)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 a．各种波长的辐射强度都有__增加__； b．辐射强度的极大值向波长较__短__的方向移动，如图所示． 提醒：(1)“辐射”是指物体本身向外放出电磁波；(2)除光源外，我们看到的物体的颜色均是反射光的颜色；(3)辐射强度是物体单位时间单位面积上辐射的电磁波的能量． 知识点二　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__，也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． 提醒：(1)在宏观尺度内研究物体的运动时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；(2)在研究微观粒子时必须考虑能量量子化． 1．判断下列说法的正误． (1)黑体一定是黑色的物体．(　　) (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(　　) (3)黑体是一种客观存在的物质．(　　) (4)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．(　　) (5)能量子是可以再分的．(　　) (6)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(　　) (7)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(　　) (8)光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的．(　　) 答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)√　(8)× 2．疫情期间，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，便可获取他的体温．你知道其中的原理吗？ 提示：根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了人辐射的红外线的频率和强度．因此通过监测被测者辐射的红外线的情况就知道这个人的体温． 考点一　黑体与黑体辐射 【例题1】 (多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，带小孔的炉子可近似看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图所示就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是(　　) A．T1>T2 B．T1<T2 C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D．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 思维导引：(1)理解和熟记辐射强度随波长的变化关系图像是解答此类问题的关键；(2)黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类和表面状况无关． 答案　AD 解析　一般材料的物体辐射能量的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，实验表明，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，从题图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，选项A、D正确． 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 完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射 【变式1】 (多选)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