4.1普朗克黑体辐射理论课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（20191）选择性必修第三册

新人教版 选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性 4.1 普朗克黑体辐射理论 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？ 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。 一 黑体与黑体辐射 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。 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： 3、黑体辐射的特点： 1、黑体辐射实验规律 二、黑体辐射的实验规律 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。 + - + - + - 2、黑体辐射的理论解释 带电微粒→震动→变化的电磁场 物体中存在带电微粒 直接找规律有点儿困难，科学家打算结合理论来寻找这个公式。 二、黑体辐射的实验规律 （1）维恩、瑞利——金斯的解释 ①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。 ②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。 二、黑体辐射的实验规律 在紫外线一端，当波长趋于0时，辐射本领将趋于无大。这种情况被人们称为“紫外灾难”。 （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。 二、黑体辐射的实验规律 普朗克尝试从电磁学、力学、统计物理学等物理学的基本理论出发，把这个公式推导出来。 普朗克最终在1900年底发现，如果想推导出这个公式，就必须假定：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。 组成黑体的振动着的帯电微粒的能量，只能是某一最小能量值ε的整数倍。例如，可能是ε或2ε、3ε…这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 和我们学习电荷数类似：只能是元电荷的整数倍。 三、能量子 1、普朗克的量子化假设 能量子： 其中：ν是带电微粒的振动频率，也是电磁波的频率 h：普朗克常量 h＝ 6.62607015×10-34 J·s 2、能量子表达式： ε＝hν 三、能量子 比喻：电磁波就好象是机关枪发射子弹，子弹是一颗一颗向前运动的，每一颗子弹就好象是一份电磁波。 普朗克 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. 三、能量子 能量 量子 经典 4、宏观世界能量的连续性 宏观世界能量的连续性与微观粒子的能量的量子化，这是宏观世界与微观物理规律最重要的差别之一。 弹簧振子振动能量可以连续变化（振幅可以取任意值），即振动能量的连续性。 三、能量子 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. 三、能量子 普朗克1900年的假设第一次为人们揭开了微观世界物理规律面纱的一角。从此，物理学进入了一个新的纪元。普朗克本人因此获得了1918年的诺贝尔物理学奖。 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 随堂练习 D 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，不一定是黑色的，A、B错误； 任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，黑体是一种理想化的模型，D正确； 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，与材料的种类及其表面状况无关，C错误. 2、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（ ） A 3、(多选)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（ ） A.物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 B.能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子” C.能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的 ABC 4、下列宏观概念中，是“量子化”