第四章 1. 普朗克黑体辐射理论-【考点同步解读】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版）

第四章 原子结构和波粒二象性 第14讲普朗克黑体辐射理论 高考要求学业标准·考情分析 ©考点分布© 。学科素养⊙ ©命题趋势。 学业水平等级性考试对普明克黑体辐 1.黑体与黑体辐射的实验规律 物理观念 射理论的命题，一般考查对黑体辐射实验 (★★) 规律的认识及对普朗克能量子的认识和计 2.能量子.（★★） 科学思维 算，试题难度不大，多为选择题， 第 考点分类考点造析·典例制析 章 考点1黑体与黑体辐射的实验规律 四 核心总结 1.热辐射 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作 热辐射。 块 (2)热辐射的特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度变化而有所不同.当物体的 温度较低时（如室温），热辐射的主要成分是波长较长的电磁波（在红外区域），不能引起人的 答 视觉.当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，如燃烧的炭 块会发出醒目的红光 2.黑体 酪射强度 (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)黑体辐射的特性：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。 3.黑体辐射的实验规律 1500K 19世纪末，物理学家从实验和理论两个方面都研究了 1300K 各种温度下的黑体辐射，测量了它们的黑体辐射强度按波 1100K 长分布的情况，得出如图14-1所示的实验曲线. 4 入m (1)黑体辐射的实验规律 图14-1黑体福射的实验规律 ①当温度一定时，黑体辐射的强度随波长的分布有一个极大值， ②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 133 考点同步解读 高中物理选择性必修第三册闲 值向波长较短的方向移动 (2)黑体辐射实验规律的理论解释 物体中存在大量不停运动的带电微粒，每个带电微粒的振动都产生变化的电磁场，向外 辐射电磁波， ①维恩公式解释：1896年，德国物理学家维恩(W.Wien)从热力学理论出发，得出了一个 公式，称为维恩公式，但它只是在短波区与实验非常接近，而在长波区与实验存在明显的差异 第 (如图14-2所示). 章 4辐射强度 ◆辐射强度 一青朗克公式 第二章 一瑞利公式 。实验数据点 实验曲线 1600K 三章 饰思公式 0 波长 34567m 第四章 图142 143普朗克公式与实验结果的比较 ②瑞利公式解释：1900年，英国物理学家瑞利(L.Rayleigh)从经典电磁理论出发推导出 另一个公式，称为瑞利公式，其预测结果如图142所示，在长波区与实验基本一致，在短波区 第五章 与实验严重不符，尤其在紫外线波段，当波长趋于0时，辐射强度将趋于无穷大.这种情况被 人们称为“紫外灾难” ③普朗克公式解释：普朗克公式与实验结果比较，可以看出，与实验结果“令人满意地相 块 符”.如图14-3所示，曲线是根据普朗克公式作出的理论图像，曲线上的小圆圈代表实验值. 考题1[2021·江苏徐州高二期末]下列描绘三种温度下黑体辐射 ⊙归纳总结© 强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是( 一般物体与黑体的比较 表141一般物体与黑体的比較 个辐射强度 辆射强度 热辐射特点吸收、反射特点 辐射电磁波既吸收，又反 的情况与温射，其能力与 一般度有关，与材料的种奥及 物体材料的种奥 入射电隘波的 706e 及表面状况波长等因素有 012345λm 012345A4￥m 有关 A B 糯射电磁波 十辐射强度 韬射强度 的强度按波 长的分布只 00 300K 完全吸收各种 与黑体的温 黑体 入射电磁波， 度有美在 不反射 500 50灯 相同温度下 的辐射规律 300 是相同的 0.12345m 012345Am C D 134 第四变 原子结构和波粒二象性 【解析】黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射 越强，故A、D错误；黑体辐射的波长分布情况也随温度而变， 如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以 及更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射，即温度越 高，辐射的电磁波的波长越短，故B正确，C错误」 【答案】B 变式1-1[2021·天津南开中学期中]（多选）对黑体的认识，下列 第 说法正确的是(). A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以看上去是黑的 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，最终不能从空腔射出，这 个空腔就成了一个黑体 考点2 能量子 核心总结。 块 1.能量子 振动着的带电微粒的能量