第4章 第1节 普朗克黑体辐射理论-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2024）

物理选择性必修第三册课堂学案 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）. 课前·教材预案 教材梳理 知识点二 能量子 探究点 黑体与黑体辐射 黑体辐射 1.定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只 的实验规律 能是某一最小能量值ε的 ,这个不可 1.黑体：某种物体能够 人射的各种 再分的最小能量值ε叫作 波长的电磁波而不发生 ,这种物体就 2.表达式：e ,其中y是带电微粒的振 是绝对黑体，简称黑体， 动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频 2.黑体辐射 率.h称为 ,h=6.62607015× (1)定义：黑体虽然不 电磁波，却可以 10别J·s 向外 电磁波，这样的辐射叫作黑体 3.能量的量子化：微观粒子的能量是 辐射 的，或者说微观粒子的能量是 的. (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按 1自主检测 波长的分布只与黑体的 有关。 1.判断下列说法的正误. 3.黑体辐射的实验规律： (1)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑 叫黑体。 () 体的 有关，如图所示 (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 1300 波的频率成正比。 0 2 Afu面 黑体辐射的实验规律 (4)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍. (1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 () 2.可见光波长的大致范围为400760nm,波长 (2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波 为500nm的能量子e= J.(c=3.0× 长 的方向移动. 108m/s,h=6.63×10J·s) ·72· 第四章原子结构和波粒二象性 课堂，深度探究 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. A.T>T2 B.T<T 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 (1)为什么小孔和空腔能够模拟黑体？ 长较短的方向移动 (2)黑体能否向外辐射电磁波？ 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 【变式1】对黑体的认识，下列说法正确的是( 【知识拓展】 A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波 L.对黑体的理解 B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波 (1)黑体是一个理想化的物理模型。 C,黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了 (2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑 与温度有关，还与材料的种类及其表面状 体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会 况有关 很明亮 D.黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝 2.一般物体与黑体的比较 对黑体 热辐射特点 吸收、反射特点 探究点二 能量子 辐射电磁波的情况 既吸收又反射，其能 骰 【知识拓展】 与温度、材料的种类 力与材料的种类及人 物体 1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状 及表面状况都有关 射波长等因素有关 态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在 辐射电磁波的强度 完全吸收各种入射电 不符合这些能量的任何一个中间状态。 黑体 按波长的分布只与 磁波，不反射 2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认 黑体的温度有关 为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的， 【例题1】（多选）在实验室或工厂的高温炉子上 不必考虑量子化：在研究微观粒子时必须考虑 开一小孔，带小孔的炉子可近似看作黑体，由 能量量子化 小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度 3.能量子的能量e一hv,其中h是普朗克常量，y 如图所示就是黑体的辐射强度与其辐射光波 是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或 长的关系图像，则下列说法正确的是() 辐射电磁波的频率。 ·73· 物理选择性必修第三册课堂学案 【例题2】氦一氖激光器发出波长为633nm的激 能量子假说，下列说法属于能量子假说内容 光，当激光器的输出功率为1mW时，每秒发 的是 () 出的能量子数约为 ( A.物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续 A.2.2×10 B.3.2×10s 的，而是一份一份进行的 C.2.2×10 D.3.2×10 B.能量子假说中将每一份最小能量值，称为 思维导引：能量子与功率、波长、波速和频率 “能量子” 关系综合出题是本节一种重要题型，要熟练 C,能量子假说中的能量子的能量e=hv,y为 掌握E=P1=E,e=hw、c=Ay等关系，这是解 带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 决此类问题的关键。 【变式2】（多选）1900年德国物理学家普朗克在 D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分 研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即 割的 课末·随堂演练 1.(黑体与黑体辐射)关于黑体及黑体辐射，下列 C.测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以 说法正确的是 ) 得知其温度 A.黑体是真实存在的 D.测量某黑体辐射的任一波长的光的辐射强 B.普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的 度可以得知其温度 强度按波长分布的公式，与实验符合得非常 3.(能量子)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用 好，并由此开创了物理学的新纪元 激光的波长入=6.4×107m,每个激光脉冲的 C.随着温度升高，黑体辐射的各波长的强度有 能量E=1.5×102J.求每个脉冲中的光子数 些会增强，有些会减弱 目.（已知普朗克常量h=6.63×104J·s,光 D.黑体辐射无任何实验依据 速c=3×103m/s.计算结果保留一位有效 2.(黑体福射的实验规律)（多选）如图所示为关 数字) 于黑体辐射的图像，下列判断正确的是( 轴射洗度 A.T<T<Ts<T 友情提示完成P课时作业（十六） B.T>T>T>T 第2节光电效应 [学习目标]1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律（物理观念）.2.知道光电效应与电磁理论 的矛盾（物理观念）.3.理解爱因斯坦光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问 题（科学思维）.4.了解康普顿效应和光的波粒二象性（物理观念） ·74null