4.1 普朗克黑体辐射理论 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第1节 普朗克黑体辐射理论 该辐射与物体的温度有关. 一.热辐射 你有什么感觉？ 周围的一切物体都在辐射能量(电磁波,光) 说明:物体在任何温度(除绝对零度)下,都有热辐射 原因: 物体中带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波. 辐射的影响因素： 一般材料辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。 而且一般的材料还可吸收特定的入射电磁波，也会反射不需要的电磁波(能力与材料和入射频率有关) 思考:有没有物体只吸收入射的电磁波，不反射呢？ 二.黑体及黑体辐射 能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,折射，透射的物体。 1.黑体： 说明:黑体是个理想化的模型。 2.黑体辐射 :黑体虽然不反射电磁波,但会向外辐射电磁波 辐射强度:单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。 黑体一定时黑的吗？ 黑体认知 1．黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。 2．黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。 黑体辐射实验规律 3.黑体辐射规律 黑体辐射强度只与黑体温度有关 (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 一般材辐射的影响因素呢？ 能否用公式来描述黑体辐射规律呢 三.能量子-超越牛顿的发现 1.普朗克假说: M.Planck 德国人 1858－1947 2.能量子大小： 3.能量的量子化(E=nε)： 普朗克认为，微观世界中的带电振动微粒的能量E只能是某一最小能量值ε的整数倍(E=nε)，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,n为量子数。 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。 ε＝hν 在微观世界中能量是量子化的(微观粒子的能量是分立的不连续的,宏观世界(经典)中能量是连续的) 四、量子论诞生的历史意义 能量子概念的提出打破了一切自然过程都是连续变化的经典看法 敲开了人类认识微观世界的大门 解决了黑体辐射问题 为量子力学的建立打下了基础 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 D 2. (多选)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 AD 3. (多选)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是(　 ) A.物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 B.能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子” C.能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的 E.辐射和吸收的能量是量子化的 ABCE 4. 两束能量相同的色光，都垂直地照射到同一物体表面，第一束光在某段时间内打在物体表面的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子(能量子)数之比为5∶4，则这两束光的光子能量之比和波长之比分别为(　　) A.4∶5　4∶5 B.5∶4　4∶5 C.5∶4　5∶4 D.4∶5　5∶4 D 5.(多选)如图所示为关于黑体辐射的图像，下列判断正确的是(　　) A.T1<T2<T3<T4 B.T1>T2>T3>T4 C.测量某黑体辐射强度最强的光的波长 可以得知其温度 D.测量某黑体辐射的任一波长的光的辐射强度可以得知其温度 BC 6.(多选)关于黑体及黑体辐射，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，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就近似为一个黑体 CD 7.人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　) A.2.3×10－18 W B.3.8×10－19 W C.7.0×10－10 W D.1.2×10－18 W 答案　A 8.一盏电灯的发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长为λ＝6.0×10－7 m，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3×108 m/s，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为(　　) A.2.4×1017个 B.2.4×1016个 C.2.4×1015个 D.2.4×1010个 A 9. “测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是(　　) A．I增大，λ增大　　　　 B．I增大，λ减小 C．I减小，λ增大 D．I减小，λ减小 B 一.热辐射 周围的一切物体都在辐射能量，,该辐射与物体的温度有关. 说明:物体在任何温度(除绝对零度)下,都有热辐射 辐射的影响因素： 一般材料 特殊材料(黑体) 二.黑体及黑体辐射 1.黑体： 黑体是个理想化的模型。 黑体辐射实验规律 (1)黑体辐射强度只与黑体温度有关 (2)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加。 (3)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 2.黑体辐射规律： 小结 (按λ从大到小分布) 波长λ频率v关系： (c为光速) 补充:电磁波谱 电磁波按照它们的波长λ或频率v等大小顺序进行排列，这就是电磁波谱 λ减小 v增大 $$