4.1 普朗克黑体辐射理论——2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材 基础 巩固 提升三级跳 第四章 原子结构和波粒二象性 4.1 普朗克黑体辐射理论 基础知识 知识点梳理： 一、能量量子化 1．黑体辐射 (1)随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 (2)维恩和瑞利的理论解释 ①建立理论的基础：依据热力学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。 ②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。 ③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，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”。 2．能量子 (1)普朗克的假设 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。即能的辐射或者吸收只能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 (2)能量子公式 ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。 h＝6.626×10－34 J·s。(一般取h＝6.63×10－34J·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。这种现象叫能量的量子化。 说明：黑体辐射的电磁波强度按波长的分布只跟黑体温度有关。 二、区别 1．一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 2．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。 [特别提醒]　 ①热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时热辐射弱，温度高时热辐射强； ②黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在； ③黑体看上去不一定是黑的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。 预习基础： 一、判断题 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）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( ) （4）能量子的能量不是任意的，其大小与带电微粒的振动频率成正比。( ) （5）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。( ) 二、填空题 2．在高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，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象，则 （1）黑体的辐射情况只与黑体的___________有关； （2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较_________的方向移动（选填“长”或“短”）； （3）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所__________（选填“增加”或“减少”）； 3．能量的量子化∶在微观世界中能量是_____的，或者说微观粒子的能量是____的。这种现象叫能量的量子化。 4．判断下列说法是否正确。 （1）黑体辐射电磁波的强度按波长分布，只与黑体的温度有关。( ) （2）能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。( ) （3）普朗克有关能量子的假说认为微观粒子的能量是分立的。( ) （4）能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。( ) （5）黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关，也与材料的种类及表面状况有关。( ) （6）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( ) 5．黑体只是从外界吸收能量,从不向外界辐射能量( ) 6．黑体辐射 （1）定义：黑体虽然不______电磁波，却可以向外______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______有关。 巩固所学 三、单选题 7．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．焦耳最早提出能量量子化假说 D．黑体是一种理想模型，其辐射强度只与温度有关 8．黑体辐射电磁波的强度按波长分布的影响因素是（　　） A．温度 B．材料 C．表面状况 D．体积 9．“啁啾（zhōu jiū）激光脉冲放大技术”是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术。如图所示，该技术原理可以简化为：种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用，将时长为飞秒脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。上述技术中