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(共22张PPT)
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
新课导入
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、热辐射
⑴定义
任何物体在任何温度下都会辐射电磁波的现象。（热传递的三种方式之一）
⑵原因
物体分子无规则运动，辐射电磁波。
⑶特点
物体温度高，辐射能量本领强，电磁波的短波成份多，长波成份少。（各种波长都有）
2、实际热辐射的复杂性
T
T
外来各种波长的辐射能
反射某些波长的辐射能
（随物而异）
吸收某些波长的辐射能
（随物而异）
（故也随物而异）
发射各种波长的热辐射能
对热辐射规律的研究显得较复杂
不透明体
度
于
某
一
温
处
学习任务一
学习任务一 黑体与黑体辐射
T
T
外来各种波长的辐射能
无任何反射
能全部吸收各种波长的辐射能
发射各种波长的热辐射能
不透明体
度
于
某
一
温
处
假设有这样一种物体
这种假设的物体称为黑体
不透明体
1、黑体
如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长（不仅是可见光）的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
----理想模型
绝对的黑体是不存在的，但它是研究热辐射的重要理论模型。
值得注意的是实验室常用的黑体经典模型。
2、黑体的实验模型
对空腔加热
至某热平衡温度
对空腔加热
至某热平衡温度
T
T
通过小孔进入腔内的辐射能反射回小孔出射的机会极小，几乎全部被腔壁吸收。
不透明材料空腔
开一小孔
小孔表面好比黑体
（吸收全部入射的辐射能而无反射）
从小孔表面出射的就是处于某一热平衡温度T的实验黑体的辐射能，进而探索其能谱分布规律。
3、黑体辐射测量系统示意图
黑体（小孔表面）
T
集光透镜
平行光管
分光元件
会聚透镜及探头
分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。
例1 [2023·日照一中月考] 关于对黑体的认识,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.以上均不对
学习任务一
C
[解析]黑体只能吸收电磁波,不能反射电磁波,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,故C正确,B、D错误.
【要点总结】
1.黑体是一个理想化的物理模型.
2.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.例如太阳为气体星球,可以认为射向太阳的电磁波很难被反射回来,太阳可以看作黑体.
3.一般物体与黑体的比较
学习任务一
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有关 　既吸收又反射电磁波
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 　完全吸收入射的各种波长的电磁波,不反射
[物理观念]
学习任务二 黑体辐射的实验规律
学习任务二
经典物理学所遇到的困难
解释实验曲线——一朵令 人不安的乌云
（1）维恩的半经验公式：
短波符合，长波不符合。
（2）瑞利—金斯公式：
长波符合，短波荒唐。
——紫外灾难
[物理观念]
学习任务二 黑体辐射的实验规律
学习任务二
19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。
在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。
另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。
当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家开尔文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。”
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……”
黑体辐射实验规律
辐射强度:单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。
发现：随温度的升高
⑴各种波长的辐射强度都在增加；
⑵辐射强度的最大值向短波方向移动
黑体辐射的实验规律
[物理观念]
学习任务二 黑体辐射的实验规律
学习任务二
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射实验
迈克尔逊-莫雷实验
普朗克量子力学的诞生
相对论问世
量子力学
相对论
微观领域
高速领域
经典力学
例2 如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图像,则下列说法正确的是 (　)
A.随着温度的升高,黑体的辐射强度都有所降低
B.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C.T1>T2
D.T1学习任务二
C
[解析] 随着温度的升高,黑体的辐射强度都会增加,同时辐射强度的极大值向左侧移动,即向波长较短的方向移动,则T1>T2,故选C.
变式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
学习任务二
ACD
[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.
不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
其中：ν是电磁波的频率
h是一个常量：普朗克常量
h＝ 6.62607015×10-34 J·s
1、能量子
表达式：
ε＝hν
微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。
2、分立和连续
连续的
分立的、量子化的
1
2
3
4
5
6
7
学习任务三 能量子
学习任务三
[物理观念]
学习任务三 能量子
学习任务三
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。
例3 某激光器能发射波长为λ的激光,那么激光的能量可以取任意值吗 是连续的还是一份一份的 设普朗克常量为h,那么激光能量子是多大 如果激光发射功率为P,那么每秒钟发射多少份能量子 (光速为c)

学习任务三
[答案] 不可以　一份一份的　　
[解析] 根据能量子假说可知,激光的能量不是连续的,而是一份一份的,所以激光的能量不可以取任意值.
根据ε=hν和c=λν,可得激光能量子ε=h.
若激光发射功率为P,则每秒钟发射能量子的份数n==.
变式2 [2023·合肥一中月考] 如图所示,高效而环保的光催化捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子.捕蚊器发射的紫外线的频率为8.0×1014 Hz,普朗克常量h取6.6×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s,则下列说法正确的是 (　)
A.紫外线可用于加热理疗
B.紫外线的频率比可见光小
C.该紫外线在真空中的波长为2.4×1023 m
D.该紫外线能量子为5.28×10-19 J
学习任务三
D
学习任务三
[解析] 红外线的热效应显著,红外线用来加热理疗,而紫外线的化学作用与荧光作用显著,常用来杀菌和消毒,故A错误;
紫外线属于电磁波,紫外线的频率比可见光高,B错误;
该紫外线在真空中的波长为λ= m=3.75×10-7 m,故C错误;
该紫外线能量子为ε=hν=6.6×10-34×8.0×1014 J=5.28×10-19 J,故D正确.
【要点总结】
对能量量子化的理解
(1)普朗克认为微观粒子的能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是分立的.
(2)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.
(3)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;在研究微观粒子时必须考虑能量量子化.
学习任务三
普朗克黑体辐射理论
黑体辐射
能量子
黑体
黑体辐射的特点
黑体辐射的实验规律
定义
能量量子化的意义
课堂小结
课后习题
1.可见光波长的大致范围是400 760nm。400nm、760nm电磁辐射的能量子ε的值是多少？
课后习题
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？

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