4.1 普朗克黑体辐射理论 课件 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

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 问题引入 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“量子围栏”。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 如果某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，这样的辐射叫做黑体辐射。 黑体辐射的特点：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。 注意：黑体是一种理想化模型，在自然界中并不存在完全理想的黑体。 太阳，白炽灯灯丝近似当做黑体 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。 二、黑体辐射的实验规律 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：怎样解释黑体辐射的实验规律呢? + - + - + - 1.黑体辐射的理论解释 带电微粒→震动→变化的电磁场 （电磁辐射） 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。 2.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。 提出辐射强度按波长分布的理论公式 3.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。 三、能量子 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。 ε 叫能量子，简称量子， 能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。 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。 ε=hν h：普朗克常量，h=6.626×10-34J/s 普朗克 ν：电磁波的频率 普朗克对微观带电微粒能量取值的假设和宏观世界中我们对能