第4章 1 普朗克黑体辐射理论-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套word（人教版）

1　普朗克黑体辐射理论 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 了解微观世界的量子化特征 科学思维：了解微观世界的量子化特征 1．知道黑体与黑体辐射 2．了解能量子假说 (见学生用书P43) 知识点一　黑体与黑体辐射 1．黑体：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。 黑体是一个理想化的物理模型，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，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了一个绝对黑体。 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。 3．一般物体与黑体的比较 项目 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 既吸收又反射电磁波，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 完全吸收各种入射的电磁波，不反射电磁波 4．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，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。如图所示。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)自然界存在绝对的黑体。(　　) (2)黑体是一个理想化的物理模型。(　√　) (3)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．思考题：黑体看上去一定是黑的吗？ 【答案】 黑体看上去不一定是黑的，有些可以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。 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：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立的值，这种现象叫作能量的量子化。 (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。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)宏观弹簧振子的能量值是不连续的。(　　) (2)微观粒子的能量是量子化的。(　√　) (3)微观粒子的能量是分立的。(　√　) 2．思考题：为什么在宏观尺度内物体的能量变化是连续的？ 【答案】 在宏观尺度内研究物体的运动是连续的，因此物体的能量变化是连续的。 (见学生用书P44) 类型一　黑体与黑体辐射 (多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔，带小孔的炉腔可看作黑体，由黑体的热辐射特征，就可以确定炉内的温度。黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系图像如图所示，下列判断正确的是(　AD　) A．T1>T2 B．T1<T2 C．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越长 D．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短 【解析】 不同温度的黑体向外辐射电磁波的强度是不相同的，温度越高，向外辐射的电磁波强度越大，所以T1>T2，A正确，B错误；辐射强度最大的电磁波的波长随温度升高而减小，C错误，D正确。 下列说法正确的是(　D　) A．黑体一定是黑色的 B．只有高温物体才能产生热辐射 C．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波 D．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 【解析】 所有物体都能产生热辐射，黑体是能够完全吸收外来电磁辐射的理想模型，不是黑色的物体，A、B错误；热的物体和冷的物体都会向外辐射电磁波，故C错误；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，故D正确。 类型二　能量子 (多选)下列说法正确的是(　BC　) A．爱因斯坦首先引入能量子的概念 B．德国物理学家普朗克首先得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式 C．根据能量子假说，自然界中最小的能量值ε＝hν，且能量只能是此值的整数倍 D．与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”的特点，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更小 【解析】 普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A错误，B正确；普朗克大胆假设：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，故C正确；与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”的特点，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，故D错误。 (多选)下列说法中正确的是(　ACD　) A．普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念 B．焦耳最早提出能量量子化假说 C．严格地讲，实际中黑体是不存在的 D．黑体的辐射强度只与温度有关 【解析】 普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念，A正确；普朗克最早提出能量量子化假说，选项B错误；实际中黑体是不存在的，黑体是一种理想化模型，其辐射强度只与温度有关，选项C、D正确。 本课点睛(教师用书独有) 1．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。 2．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(能量子)的整数倍。 3．宏观物体的能量值是连续的，微观粒子的能量是量子化的。 学科网（北京）股份有限公司 $$