【高中物理】普朗克黑体辐射理论 课件 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

普朗克黑体辐射理论学习目标

1.了解黑体及黑体辐射的概念。2.了解黑体辐射的实验规律。3.知道能量子概念,能说出普朗克提出的能量子假说内容。4.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。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光速“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云”2.辐射的原因：物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率做无规则的微振动，每个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，形成的电磁波谱。3.特性：室温时，主要成分是波长较长的电磁波；当温度升高时，波长较短的电磁波成分越来越强。辐射强度及波长成分的分布随温度变化1.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。800K1000K1200K1400K一、黑体与黑体辐射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。思考：那怎么样才能得到一个黑体啊？太阳，白炽灯灯丝近似当做黑体带小孔的空腔2.黑体辐射：黑体向外辐射的电磁波（热辐射）。黑体辐射：只与温度有关一般辐射：与温度、材料、表面状况有关差别大

它可能反映了某种具有普遍意义的客观规律，人们因此对黑体辐射进行了深入的实验及理论研究。微思考一座建设中的楼房还没安装窗子,室内已经粉刷,如果从远处看窗内,你会发现什么?为什么?提示:从远处观察,会发现窗内很暗,这是因为从外界射来的光,经窗口射入室内,大部分光要在室内经过多次反射,才可能有机会射出窗口,在多次反射的过程中,大部分光被吸收掉,再从窗口射出的光是很少的。二.黑体辐射的实验规律利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况。1.黑体辐射的实验规律：随着温度的升高：①各种波长的辐射强度都增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。2.黑体辐射的解释：德国物理学家维恩：在1896年，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较大；英国物理学家瑞利：在1900年，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，甚至会引起“紫外灾难”。德国物理学家普朗克：1900年10月，普朗克公式与实验吻合得非常完美。二.黑体辐射的实验规律三、能量子：超越牛顿的发现普朗克能量子假设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：E＝nε，n＝1，2，…；2.ε叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数——能量量子化；3.黑体中振动的分子、原子可看作谐振子（振动的微粒），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ν的谐振子（其辐射的电磁波频率也为ν），最小能量为：ε＝hν。h＝6.626×10－34J·s——普朗克常量能量经典量子普朗克能量子理论成功解释黑体辐射黑体辐射公式1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式。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＝6.626×10－34J·s。年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为v的光的能量子为hv，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子(photon)。能量量子化——物理学的新纪元跨出了真正说明物质世界量子性的第一步牛顿以来物理学最伟大的发现之一【课堂练习】

【例题1】

(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知(

)A.随温度升高,各种波长的辐射强度都增加B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增加C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析：由题图可知,随温度升高,各种波长的辐射强度都增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动;当温度降低时,上述变化都将反过来,故A、C、D正确,B错误。ACD科学思维

(1)随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。(2)能量子假说的意义:可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象。课堂小结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