4.1 普朗克黑体辐射理论-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

4.1普朗克黑体辐射理论 基础导学 要点一、黑体与黑体辐射 （一）黑体与黑体辐射 1．黑体：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 (1)定义：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． （二）黑体辐射的实验规律 1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加． 2．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． 要点二、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，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． 要点突破 突破一：对黑体的理解 1． 对黑体的理解 （1）黑体是一个理想化的物理模型，绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。 (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． 2．一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 完全吸收各种入射电磁波，不反射 3.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，如图所示。 突破二：普朗克的量子化假设 1．普朗克的量子化假设 (1)能量子：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，例如可能是ε或2ε、3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的．这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 (2)能量子表达式：ε＝hν ν是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.626 070 15×10－34 J·s。 (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。 2．对能量量子化的理解 (1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。 (2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 典例精析 题型一：黑体与黑体辐射 例一．下列说法正确的是（　　） A．只有高温物体才能产生热辐射，黑体一定是黑色的 B．穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零 C．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生 D．变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场 变式迁移1：下列说法正确的是（　　） A．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 B．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波 C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强 D．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物 题型二：能量子 例二．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 变式迁移2：关于电磁学的发展历程，下列说法错误的是（　　） A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 B．奥斯特发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入 C．法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机 D．普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念 强化训练 1、 选择题 1、黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法错误的是 ( ) A.随温度升高，各种波长的辐射强度都增加 B.随温度降低，各种波长的辐射强度都增加 C.随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 2、下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是( ) A.一切物体都在辐射电磁波 B.一般物体辐射电磁波的强度与温度无关 C.随着温度的升高