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(共21张PPT)
1. 普朗克黑体辐射理论
第四单元 原子结构和波粒二象性
1物理观念：
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科学思维：
了解能量子假说，领会科学解释中的科学假说方法。
3科学探究：
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。
4科学态度与责任：
具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
核 心 素 养
量子力学没有创立之前，物理学由两大体系组成，一个是牛顿经典物理学，一个是麦克斯韦电磁理论。
一、问题引入
1900年，物理学家开尔文发表著名演讲，题为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》
一朵乌云是指经典物理学在以太存在问题上的讨论，另一朵乌云是指麦克斯韦-玻尔兹曼能量均分学说上的难题。
第一朵乌云:以太是否真的存在
第一朵乌云，促使爱因斯坦提出相对论，颠覆人们的运动观念。
第二朵乌云，爆发量子力学革命，原子世界也有一套独有规律，已有理论体系在原子世界不适用。
对热辐射的认识
在寒冷的冬天，大家围着火炉烤火，你会有什么感觉？
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
对热辐射的认识
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。
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。
知识点一、黑体与黑体辐射
不透明材料制成的带小孔的空腔
3.对黑体的理解：
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。
4.一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有关，与材料的种类及表面状况有关 既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关
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
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。
特点：随温度的升高
①各种波长的辐射强度都在增加；
②辐射强度的最大值向短波方向移动。
知识点二、黑体辐射的实验规律
o
/μm
维恩线
瑞利--金斯线
紫
外
灾
难
1
2
3
4
5
6
7
8
辐射强度
①维恩的经验公式：
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
知识点二、黑体辐射的实验规律
o
/μm
1
2
3
4
5
6
7
8
辐射强度
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黑体辐射公式，它与实验完美吻合。
知识点二、黑体辐射的实验规律
知识点三、能量子
1.定义：普朗克认为，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 的整数倍，他把这个不可再分的最小能量值ε 叫作能量子。
3.能量的量子化：在微观世界里能量不是连续的，而是一份一份的，
即是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。
2.表达式：
量子：不可分割的基本个体
分立：不连续的
E= nε，n=1,2,…
能量子的理解
宏观世界中：能量可以是任意值，可以连续变化。例如：物体的重力势能，弹簧振子的弹性势能。
微观世界中：微观粒子的能量只能是一个一个的特定值，不能连续变化。（能量量子）例如：物体的带电量，电子绕原子核运动的轨道半径。
量子
分立
经典
连续
典例精析
典例1．
下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是
A.只有一部分物体辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的强度与温度无关
C.黑体不可以向外辐射电磁波
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
√
典例2．
典例精析
非接触式温度计在公共场所被广泛应用，其测温原理是基于黑体辐射规律。下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是
√
典例3．
典例精析
能量子假说是对经典物理学思想与观念的一次突破。“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，作出这一大胆假设的科学家是
A.库仑 B.普朗克
C.密立根 D.爱因斯坦
√
当堂练习
1.(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是
A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε
B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍
C.能量子与电磁波的频率成正比
D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
√
√
当堂练习
2.热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的辐射强度与其波长的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ－λ图线可知，同一物体在不同温度下
A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同
B.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的
C.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
D.辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
√
当堂练习
3.人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子(能量子)射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约为
A.2.3×10－18 W B.3.8×10－19 W
C.7.0×10－10 W D.1.2×10－18 W
√
当堂练习
4.蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm，根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为λm·T＝2.90×10－3 m·K，普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s，光速为c＝3×108 m/s。那么老鼠发出最强的热辐射的波长和老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子(又叫作光子)的能量分别是
A.7.8×10－5 m　1.89×10－20 J B.9.4×10－6 m　2.11×10－20 J
C.1.16×10－4 m　2.11×10－18 J D.9.7×10－8 m　1.10×10－20 J
√
课堂小结
瑞利 ─ 金斯公式
黑体辐射：不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波
随温度的升高：
各种波长的辐射强度都在增加；
辐射强度的最大值向短波方向移动
普朗克黑体辐射理论
黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体
普朗克公式
黑体辐射的理论解释
黑体辐射的实验规律
维恩的经验公式
能量子
振动的带电微粒，它们的能量是某一最小能量ε的整数倍，ε = hν
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

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