第四章 1 普朗克黑体辐射理论-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册学习手册（人教版）

高中物理选择性必修第三册（人教版） 第四章 原子结 >"1.普朗克黑体辐射理论 知识梳理 知识点1黑体与黑体辐射 1.完全吸收反射 2.(1)反射辐射(2)温度 知识点2黑体辐射的实验规律 1.增加2.较短 知识点3能量子 1.整数倍最小能量值& 2.hv振动频率普朗克常量 3.量子化分立 要点突破 例1BCD【解析】物体在室温时辐射的主要成分 是波长较长的电磁波，以不可见的红外光为主，故A错 误；随着温度的升高热辐射中较短波长的成分越来越 多，故B正确；给一块铁块加热依次呈现暗红、赤红、 橘红等颜色，故C正确；辐射强度按照波长的分布情况 随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，故 D正确。 变式训练1AD 例2BD【解析】从图中可以看出，温度越高，向 外辐射同一波长的电磁波的辐射强度越大，A错误；辐 射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动，B正 确；向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增强，C 错误：黑体可以辐射出任何频率的电磁波，故向外辐射 的电磁波的波长范围是相同的，D正确。 变式训练2B 例3A【解析】在经典物理学中，对体系物理量 变化的最小值没有限制，它们可以任意连续变化，如重 力、动能、长度等，B、C、D错误；但在量子力学中， 物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，具体有 多大要随体系所处的状态而定。这种物理量只能采取某 些分离数值的特征叫作量子化，A正确。 变式训练3ABD 情境拓展 BD【解析】飞秒激光的速度不可能超过光在真空 中的速度，A错误：飞秒激光的能量是不连续的，B正 确：飞秒流光的奥率为=分10业=285x 104Hz,C错误；飞秒激光的光子能量约为ε=hv= 38 N 构和波粒二象性 6.63x104×2.85×104 eV≈1.2eV,D正确。 1.60x10-9 ●m2.光电效应 知识梳理 知识点1光电效应的实验规律 1.(1)电子(2)电子 2.(1)截止频率低于不同自身的性质 (2)越大越强越多(3)0初速度(4)瞬时 性立即 3.(1)最小不相同(2)①截止②有关 ③远远大于 知识点2爱因斯坦的光电效应理论 1.hv光子 2.(1)E+W。hw-W。(2)hm初动能最大 3.(1)>W(2)人射光的频率v强弱 h (3)一次性(4)光电子大 要点突破 例1C【解析】强度相同的红光和蓝光分别照射 同一种金属，均能使该金属发生光电效应，知红光和蓝 光的频率都大于金属的截止频率。金属的逸出功与照射 光的频率无关，故A错误：发生光电效应的时间极短， 即逸出光电子在瞬间完成，小于109s,与光的频率无 关，故B错误；根据光电效应方程得Em=hv-W。,金属 的逸出功不变，红光的频率小，蓝光的频率大，则蓝光 照射时逸出的光电子最大初动能大，与光照强度无关， 故C正确，D错误 变式训练1D 例2BCD【解析】美国物理学家康普顿在研究X 射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，这种现象 用波动说无法理解，用光子说却可以解释，A错误；波 长改变的多少与散射角有关，B正确；当波长较短时发 生康普顿效应，较长时发生光电效应，C、D正确。 变式训练2(1)光子的能量为E=mc2,根据光子说有 E=-h片，由光子的动量p=mc可得p=E_人 (2) ①1=Pe②1=(1+np四 cS cS 情境拓展 C【解析】由动能定理可得-eU=0-Em,所以光电子 从K板逸出后的最大初动能与遏止电压U成正比，A错 误；由爱因斯坦光电效应方程得Em=hw-W。,-eU=0-N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 第四章 原子结构和波粒二象性 知识网络图 普朗克黑体 随着温度升高， 各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 辐射理论 能量子6=hm 规律： (1)存在截止频率 (2)存在饱和电流 (3)存在遏止电压（最大初动能） (4)瞬时性 光电效应 爱因斯坦光电效应方程：Ek=w-Wo W,只取决于金属本身 光子说：光子的能量e=hm 康普顿效应：光子的动量p=h 阴极射线电子的发现 原子结构和波粒二象性 原子的核式结构模型 α粒子散射实验及现象 占瑟福的核式结构模型 发射光谱、吸收光谱、原子特征谱线 光谱 光谱分析 氢原子光谱的实验规律 氢原子光谱和玻 尔的原子模型 三个基本假设： (1)轨道量子化 (2)自 能量量子化 玻尔的原子模型 (3)能级跃迁：hv=En-En(m<n) 玻尔理论对氢原子光谱的解释 物质波的频率v=￡ 粒子的波动 性、物质波 波长A=h 能用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应现象 科学思维 能用玻尔原子理论解释氢原子能级图及光谱 能用爱因斯坦光电效应方程、玻尔原子理论、波粒二象性解释与解决有关问题 72 学 第四章原子结构和波粒二象性 1.普朗克黑体辐射理论 知识梳理 川知识点3能量子 1.定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能 川知识点1黑体与黑体辐射 量只能是某一最小能量值ε的 1.黑体：某种物体能够 入射的 这个不可再分的 各种波长的电磁波而不发生 这 叫作能量子。 种物体就是绝对黑体，简称黑体。 2.表达式：￡= 其中v是带电微粒 2.黑体辐射 的 即带电微粒吸收或辐射电磁 (1)定义：黑体虽然不 电磁波，却 波的频率。h称为 可以向外 电磁波，这样的辐射 h=6.62607015×1034Js 叫作黑体辐射。 3.能量的量子化：微观粒子的能量是 (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度 的，或者说微观粒子的能量是 的。 按波长的分布只与黑体的 有关。 要点突破 山知识点2黑体辐射的实验规律 川要点1对黑体和黑体辐射的理解 如图所示为黑体辐射电磁波的强度按波 长分布的情况。 1.理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电 4辐射强度 磁辐射，并将这些辐射转化为热辐射，其 光谱特征仅与该黑体的温度有关，与黑体 的材质无关。 2.黑体是一个理想化的物体模型。黑体看上 去不一定是黑的，有些可看作黑体的物体 入/um 由于自身有较强的辐射，看起来会很明 从图中可以看出： 亮，例如炼钢炉上的小孔。 1.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 ★要求认真、准确掌握热辐射、黑体和 有 黑体辐射等基本概念。 2.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波 例1关于热辐射，下列说法正确的是 长 的方向移动。 3.温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布 A.物体在室温时辐射的主要成分是波长较 有一个极大值。 短的电磁波 学 高中物理选择性必修第三册（人教版） B.随着温度的升高，热辐射中较短波长的 例2热辐射是指所有物体在一定的温度下 成分越来越多 都要向外辐射电 M/(×104W/m 70 C.给一块铁块加热依次呈现暗红、赤红、 磁波的现象，辐 60 橘红等颜色 射强度是指垂直 50 000】 D.辐射强度按波长的分布情况随物体的温 于电磁波传播方 40 30 度而有所不同，这是热辐射的一种特性 向上的单位面积 20 6001 10 思路点拨 上单位时间内所 接收到的辐射能 2 3 热辐射是物体由于具有温度而辐射 量。在研究某一 例2题图 电磁波的现象。温度较低时热辐射主要 黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体热辐 以不可见的红外光进行辐射，当温度为 射的强度与波长的关系如图。图中横轴入表 300℃时热辐射中最强的波长在红外区。 示电磁波的波长，纵轴表示某种波长电磁波 当物体的温度在500℃以上至800℃时， 的辐射强度，则由图可知，同一黑体在不同 热辐射中最强的波长成分在可见光区。 温度下( A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度 变式训练1 相同 (多选)关于对热辐射的认识，下列说： B.辐射强度的极大值随温度升高而向短波 法正确的是（) 方向移动 A.温度越高，物体辐射的电磁波越强 C.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高 B.冷的物体只吸收电磁波 而减小 C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的 :D.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 温度有关，与材料的种类及表面状况无关 思路点拨 D.常温下看到的不透明、非发光物体的颜 色是反射光的颜色 根据黑体辐射的实验规律以及黑体 模型的概念分析讨论。如果一个物体能 川要点2对黑体辐射实验规律的理解 够吸收照射到它上面的全部辐射而无反 1.不同温度辐射强度不同，温度越高，各种 射，这种物体就叫作黑体：黑体可以辐 波长的辐射强度都有增加。 射出任何频率的电磁波；当黑体温度升 2.温度越高，辐射强度的极大值越大：辐射 高时，辐射的各个频率的部分的强度均 强度的极大值随温度升高向波长较短的方 变大，同时辐射强度极大值向波长较短 向移动。 的方向移动。 ★熟记黑体辐射的实验规律并结合曲线 变化对问题进行分析判断。 74 第四章原子结构和波粒二象性。 系综合出题是本章的一种重要题型。要熟练 变式训练2 掌握E=Pt=ns,E=hw,c=入v等关系式，这是 已知温度T>T2,能正确反映黑体辐射 解决此类问题的关键。 规律的图像是() 例3普朗克在1900年将“能量子”引入物 辐射强度 辐射强度 理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观 概念中，具有“量子化”特征的是() A.人的个数 B.物体所受的重力 波长 C.物体的动能 D.物体的长度 B 思路点拨 辐射强度 辐射强度 本题考查量子论与经典物理学的 区别。 变式训练3 (多选)对于带电微粒在辐射和吸收能 川要点3对普朗克能量子假说的理解 量时的特点，以下说法正确的是（) 振动着的带电微粒的能量只能是某一最： A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或 小能量值ε的整数倍。例如，可能是ε或 吸收 2ε，3s,…，当带电微粒辐射或吸收能量：B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 时，也是以这个最小能量值为单位一份一份： C.吸收的能量可以是连续的 地辐射或吸收的。 D.辐射和吸收的能量是量子化的 体会连续性与量子化的区别。例如，我 情境拓展 们可以拉伸一根弹簧，它具有弹性势能E, 我们也可以继续拉伸，它具有弹性势能 (多选)飞秒激光是一种波长为1053nm 1.1E,1.2E,…，即弹簧的弹性势能具有连 的激光，已知普朗克常量为6.63×1034Js, 续性；反之，也有很多量子化的例子。例 光速c=3×108m/s,则下列说法正确的是 如，人就是量子化的，不能说某个家庭有 () 22个小孩，因为一个小孩就是一个基本单： A.飞秒激光的传播速度有可能超过3x108m/s 位；楼梯也是量子化的，一个上楼梯的人可：B.飞秒激光的能量是不连续的 以一次上一阶、两阶、三阶…但绝不可能C.飞秒激光的频率为1.053×10Hz 上一阶半。 D.飞秒激光的光子能量约为I.2eV ★能量子与功率、波长、波速和频率关 75