第4章 第1节 普朗克黑体辐射理论（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修 第三册（人教版2019）

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 [学习目标] 1.了解黑体和黑体辐射的概念，了解黑体辐射和实验规律（物理观念）.2.了解能量子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点（物理观念）. 探究点一　　黑体与黑体辐射　黑体辐射的实验规律 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. 3.黑体辐射的实验规律： 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，如图所示. 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　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. 知识点二　　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. 1.判断下列说法的正误. （1）能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体. （　√　） （2）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. （　√　） （3）能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比. （　√　） （4）微观粒子的能量只能是能量子的整数倍. （　√　） 2.可见光波长的大致范围为400～760 nm，波长为500 nm的能量子ε＝　3.978×10－19　J.（c＝3.0×108 m/s，h＝6.63×10－34 J·s） 探究点一　　黑体与黑体辐射 【情境导学】黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔就可以模拟一个黑体，如图所示. （1）为什么小孔和空腔能够模拟黑体？ （2）黑体能否向外辐射电磁波？ 答案　（1）从外面射来的电磁波，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，在多次反射过程中，外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收，最终不能从空腔射出，所以能够模拟黑体. （2）黑体能够向外辐射电磁波. 【知识拓展】 1.对黑体的理解 （1）黑体是一个理想化的物理模型. （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都有关 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 【例题1】（多选）在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，带小孔的炉子可近似看作黑体，由小孔的热辐射特性，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像，则下列说法正确的是（　　） A.T1＞T2 B.T1＜T2 C.随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D.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 思维导引：（1）理解和熟记辐射强度随波长的变化关系图像是解答此类问题的关键；（2）黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类和表面状况无关. 答案　AD　 解析　一般材料的物体辐射能量的多少决定于物体的温度（　T　）、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，从题图中可以看出，λ1＜λ2，T1＞T2，选项A、D正确. 【变式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 答案　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，选项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，选项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，选项C错误. 探究点二　　能量子 【知识拓展】