4.1普朗克黑体辐射理论（同步课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

§1 普朗克黑体辐射理论 第四章 原子结构和波粒二象性 目录 CONTENTS 黑体与黑体辐射 01 能量子 黑体辐射的实验规律 03 02 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“原子围栏”。那么，人们认识量子规律的第一步是怎样迈出的？ 思考与讨论： 黑体与黑体辐射 01 一、黑体与黑体辐射 1.黑体：如果一个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。 注意：(1)黑体是个理想化的模型。 (2)一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但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。 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，这样的辐射叫作黑体辐射。 黑体辐射实验研究： 加热黑体炉使其温度升高，黑体炉就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。 黑体辐射的实验规律 02 二、黑体辐射的实验规律 1.辐射强度按波长分布与温度的关系: 特点：随温度的升高 ①各种波长的辐射强度都在增加； ②辐射强度的最大值向短波方向移动。 维恩 瑞利 瑞利 ─ 金斯线 维恩线 二、黑体辐射的实验规律 2.经典物理学所遇到的困难 （1）维恩的经验公式：短波符合，长波不符合； （2）瑞利 ─ 金斯公式：长波符合，短波荒唐 瑞利 ─ 金斯线 维恩线 黑体辐射公式： 1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上提出黑体辐射公式。 二、黑体辐射的实验规律 3.普朗克的发现 能量子 03 1.普朗克的假定：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。 三、能量子 (1)γ是电磁波的频率； (2)h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h=6.626×10-34J·S 4.宏观物体的能量是连续的；微观粒子的能量是量子化的。 2.能量子：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。这个不可再分的能量值ε叫做能量子。 3.最小能量：ε=hγ 三、能量子 普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。 课堂练习 04 1．能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，作出这一大胆假设的科学家是（　　）A．牛顿 B．普朗克 C．密立根 D．爱因斯坦 B 【答案】B【详解】振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，这一假设是普朗克提出的。故选B。 2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　）A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，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，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 C 【答案】C【详解】A．黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故A错误； BC．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，故 B错误，C正确；D．小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误。故选C。 3．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是（ ）A．温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大B．温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动C．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念 D 【答案】D【详解】AB．温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，但黑体辐射的电磁波波长并不是越大，AB错误；C．一般物体的辐射强度除去与温度有关外，还和物体的材料及表面状态有关，但黑体的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，C错误；D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念，D正确。故选D。 4．下列关于能量量子化的说法，正确的是（　　）A．能量子与电磁波的频率成反比 B．电磁波波长越长，其能量子越大C．微观粒子