25-26学年物理(人教版)选择性必修第三册课件：4.1 普朗克黑体辐射理论

第1节普朗克黑体辐射理论第四章原子结构和波粒二象性1.知道黑体与黑体辐射的概念,知道黑体辐射的实验规律及理论解释。

2.了解能量子假说,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。学习目标目

录CONTENTS知识点01随堂对点自测02课后巩固训练03知识点1知识点二能量子知识点一黑体与黑体辐射黑体辐射的实验规律知识点一黑体与黑体辐射黑体辐射的实验规律

黑体实际上是不存在的,只是一种理想情况。如果做一个闭合的空腔,在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发生多次反射和吸收,这个带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体,如图所示。为什么带小孔的空腔能够近似为黑体?提示

从外面射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收,最终不能从空腔射出,所以这个带小孔的空腔能够近似为黑体。1.黑体 (1)定义:某种物体能够__________入射的各种波长的电磁波而不发生______,这种物体就是绝对黑体,简称黑体。 (2)黑体是一个理想化的物理模型。 (3)黑体看上去不一定是黑的,有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射,看起来还会很明亮。完全吸收反射2.黑体辐射 (1)定义:黑体虽然不______电磁波,却可以向外______电磁波,这样的辐射叫作黑体辐射。 (2)特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______有关。反射辐射温度3.黑体辐射的实验规律:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______有关,如图所示。(1)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都______。(2)随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长______的方向移动。温度增加较短黑体辐射的实验规律D例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

解析

黑体吸收电磁波而不发生反射,黑体自身向外辐射电磁波,不一定是黑色的,A、B错误;任何物体都会反射电磁波,只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的,黑体是一种理想化的模型,D正确;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,与材料的种类及其表面状况无关,C错误。一般物体与黑体的比较

热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况都有关既吸收又反射,其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波,不反射D训练1

(2025·江苏无锡高二下月考)四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究,下列说法正确的是(

)A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大B.随着温度升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动C.随着温度升高,波长短的辐射强度增大,波长长的辐射强度减小D.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关解析

根据图像可知,在同一温度下,随波长的增大,辐射强度先增大后减小,并不是波长越短的电磁波辐射强度越大,A错误;随着温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,B错误;随着温度升高,各种波长的辐射强度均增大,C错误;黑体只能够发生热辐射,不能够发生热反射,可知黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关,D正确。知识点二能量子1.定义:组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________,这个不可再分的最小能量值ε叫作________。2.表达式:ε=______。其中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____________,h=6.62607015×10-34J·s。3.能量的量子化:微观粒子的能量是________的,或者说微观粒子的能量是______的。整数倍能量子hν普朗克常量量子化分立【思考】在一杯开水中放入一支温度计,开水静置在室内,可以看到开水的温度是逐渐降低的。既然从微观的角度来看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?提示

能量子的值非常小,在宏观世界里,一般观测不到能量量子化的效应,可认为能量是连续的,所以开水的温度是逐渐降低的;但在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。ABC例2

(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B.能量子假说中将不可再分的最小能量值,称为“能量子”C.能量子假说中的能量子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,是不可分割的解析

能量子假说认为,物体发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是一份一份进行的,每一份不可再分的最小能量值,称为“能量子”,它的表达式为ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h为普朗克常量,A、B、C正确,D错误。(1)物体在发射或接收能量的时候,只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态,而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。(2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为:物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化;在研究微观粒子运动时必须考虑能量量子化。D

随堂对点自测2ACD1.(黑体与黑体辐射)(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解析

有些黑体自身辐射电磁波,看起来还会很明亮,所以黑体不一定是黑的,故A错误;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,故B错误,C正确;电磁波最终不能从空腔射出,因此这个带小孔的空腔就近似为一个黑体,故D正确。BC2.(黑体辐射的实验规律)(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<T4B.T1>T2>T3>T4C.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解析

因随着温度的升高,黑体辐射强度增强,同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,所以T1>T2>T3>T4,故A错误,B正确;测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度,故C正确,D错误。D

课后巩固训练3ACD对点题组练题组一

黑体与黑体辐射

黑体辐射的实验规律1.(多选)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解析

根据热辐射的定义可知,A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,B错误,C正确;根据黑体的定义知,D正确。ABD2.(多选)下列有关黑体和黑体辐射的说法正确的是(

) A.黑体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射 B.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率(波长)的电磁波(包括可见光和不可见光) C.黑体辐射的实验规律可以利用经典物理学的理论来解释 D.黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释解析

如果某种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,故A正确;黑体的温度升高时,一方面,各种波长的辐射强度都有增加(包括可见光和不可见光),另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故B正确;黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释,普朗克提出能量量子化理论对黑体辐射的实验规律进行了解释,故C错误,D正确。D3.关于黑体辐射,下列说法正确的是(

) A.一切物体只有在吸收电磁波的同时才会辐射电磁波 B.黑体在不断的辐射电磁波,且温度越高最强辐射波的波长越长 C.黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射,因此肉眼看不到黑体 D.黑体辐射电磁波的能量是不连续的,而是某个能量值的整数倍

解析

自然界的任何物体都向外辐射电磁波,故A错误;黑体在不断的辐射电磁波,且温度越高最强辐射波的波长越短,故B错误;黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射,但黑体辐射电磁波,肉眼能看到黑体,故C错误;根据量子化的理论,黑体辐射电磁波的能量是不连续的,只能是某一最小能量值的整数倍,故D正确。A4.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(

)解析

由黑体辐射实验规律知温度越高,辐射越强,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,A正确,B、C、D错误。BCD5.(多选)根据黑体辐射的实验规律,以下说法正确的是(

) A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大 B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波的波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间 C.温度越高,辐射强度的极大值就越大 D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短解析

在同一温度下,辐射强度最大的电磁波的波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间,故A错误,B正确;黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,黑体辐射的强度越大,且辐射强度的极大值也就越大,故C正确;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,故D正确。B题组二

能量子6.(2025·山西太原高二下月考)关于能量量子化,下列说法正确的是(

)A.能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的B.微观粒子的能量是不连续的,只能是某一最小能量值的整数倍C.电磁波的波长越长,其能量子越大D.能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾,因而它一定是错误的观点

AC

A

A9.一盏电灯的发光功率为100W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光的平均波长为λ=6.0×10-7m,普朗克常量为6.63×10-34J·s,光速为3×108m/s,在距电灯10m远处,以电灯为球心的球面上,1m2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个综合提升练

BD10.(多选)某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m