第4.1节 普朗克黑体辐射理论（同步课件）- 上好课 2024 2025学年高二物理同步精品课堂 人教版2019选择性必修第三册

4.1 普朗克黑体辐射理论 壹 素养目标 （1）知道黑体与黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律及理论解释。 （2）了解能量子假说，领会科学解释中的科学假设方法。 （3）了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会能量量子化的提出对人们认识物质世界的影响。 conclusion 课堂导入 ONE 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? 课堂导入 课程目录 知识点讲解、探索新知 壹 总结与归纳 贰 课堂检测 叁 课后作业 肆 conclusion 知识点讲解 ONE 知识点回顾 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家威廉·汤姆孙勋爵作了展望新世纪的发言： 科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了 黑体辐射实验 迈克尔逊莫雷实验 “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云” 热辐射 1.概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。 固体在温度升高时颜色的变化 1400 K 800 K 1000 K 1200 K 例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橘红到黄白色。 一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯 昏黄色 接近白色 知识点回顾 知识点回顾 热辐射 2.特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。 注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。 3.热辐射的主要成分：室温时，主要是波长较长的电磁波；高温时，主要是波长较短的电磁波。 低温物体发出的是红外光； 炽热物体发出的是可见光； 高温物体发出的是紫外光。 物体除了辐射电磁波外，还会吸收、反射外界射来的电磁波。 知识点回顾 不透明体 外来各种波长的辐射能 反射某些波长的辐射能 吸收某些波长的辐射能 （随物而异） 发射各种波长的热辐射能 （随物而异） T T 一 处 于 某 温 度 （随物而异） 热辐射的辐射强度与温度、物体种类及其表面情况有关，太复杂了！ 怎么去研究热辐射的客观规律呢？ 实际物体热辐射的复杂性 知识点讲解 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。 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。 不透明材料 制成的带小孔的空腔 空腔上的小孔 知识点讲解 3.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。 太阳，白炽灯灯丝近似当做黑体 课堂检测 例1．下列叙述正确的是（ ） A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 ACD 知识点讲解 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绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。 知识点讲解 2. 经典物理学所遇到的困难： 瑞利 ─ 金斯线 维恩线 ①维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大。 ②瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符。 知识点讲解 3.普朗克的解释： 普朗克找到了一个数学公式，它与实验吻合得非常完美。 维恩公式和瑞利——金斯公式，其实就是普朗克公式的特殊情况。 课堂检测 例2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（ ） A 知识点讲解 三、能量子 1.辐射物体中包含大量振动着的带电微粒， 它们的能量是某一最小能量的整数倍： 普朗克能量子假说 能量 量子 经典 2.叫能量子，简称量子，为量子数，它只取正整数 ——能量量子化； 3.谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量； 4.对于频率为 的谐振子，最小能量为： h = 6.62610 ─34 J·s —— 普朗克常量 知识点讲解 普朗克 能量量子化 ─ 物理学的新纪元 牛顿以来物理学最伟大的发现之一 跨出了真正说明物质世界量子性的第一步 知识点讲解 普朗克 牛顿以来物理学最伟大的发现之一 Planck 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。 死后他的墓碑上只刻着他的姓名和 h = 6.62610 ─34 J·s 课堂检测 例3．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（ ） A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光 A conclusion 课堂检测 THREE 课堂检测 1. 可见光波长的大致范围是400 ~760 nm。 400 nm、760 nm 电磁辐射的能量子ε 的值是多少？ 课堂检测 2. 在一杯开水中放入一支温度计，可以看到开水的温度是逐渐降低的。根据能量量子化理论，开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低呢？ conclusion 总结与归纳 THREE 总结与归纳 1.黑体：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。 2.黑体辐射：黑体向外辐射的电磁波（热辐射），只与温度有关。 3.ε叫能量子， 能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。 ε=hν h：普朗克常量，h=6.626×10-34J/s ν：电磁波的频率 conclusion 课后作业 FOUR 课后作业 添加分层作业链接 Teaching 演示结束 谢谢观看 The top "Start" panel allows you to modify the font, size, color, line spacing, and more. It is recommended that the text be 8 to 18 characters with 1.3 times the space between the characters. 授课人： 教师说课│公开课│示范课│教师授课 $$