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(共37张PPT)
[学习目标]
1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律。
2.知道能量子的概念、表达式及普朗克常量，会用能量子公式进行相关计算。
1.热辐射
(1)一切物体都在以______的形式向外____能量，而且辐射强度随波长如何分布与物体的____相关，物理学上把这种辐射称为______。
(2)物体辐射的电磁波除与____有关外，还与材料的____及____状况有关。
(3)物体除了向外辐射电磁波，其表面还会____和_____外界射来的电磁波。
2.黑体与黑体辐射
(1)黑体：如果某物体能够________外来的电磁波而不发生____，这种物体就称为_________，简称黑体。
(2)黑体辐射
①定义：加热腔体，黑体表面就向外____电磁波，这就是黑体辐射。
②黑体辐射特点：黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的_____有关。
电磁波
辐射
温度
热辐射
温度
种类
表面
吸收
反射
全部吸收
反射
绝对黑体
辐射
温度
3.黑体辐射的实验规律：黑体辐射的能谱密度按波长分布的情况(如图所示)。
增加
(1)随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都_____。
(2)随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长____的方向移动。
(3)温度一定时，黑体辐射能谱密度随波长的分布有一个极大值。
较短
[易错辨析]
(1)只有高温物体才能辐射电磁波。( )
(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。( )
(3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( )
(4)黑体是一种理想化模型，实际中并不存在，黑体看上去一定是黑的。( )
×
√
√
×
[例1]　为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家定义了一种理想物体——黑体，以此作为热辐射研究的标准物体。关于黑体和黑体辐射理论，下列说法正确的是(　　)
A.爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论和光子说
B.黑体向外辐射的是热量，是以光子的形式辐射的
C.一般物体辐射电磁波的情况只与物体的温度有关
D.黑色的物体简称黑体，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B
解析　普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A错误；黑体的热辐射实际上是电磁辐射，是以光子的形式辐射的，B正确；一般物体辐射电磁波的情况除与物体的温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的情况只与物体的温度有关，C错误；黑体能吸收一切光，不是黑色的物体，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，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，D错误。
[例2]　(多选)如图所示是黑体的辐射能谱密度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是(　　)
AD
A.T1>T2>T3>T4
B.在同一温度下，波长越短的电磁波辐射能谱密度越大
C.随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都有所降低
D.随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长较短方向移动
解析　因随着温度的升高，黑体辐射能谱密度增强，同时辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动，所以T1>T2>T3>T4，故A正确；由题图可知，同一温度下，辐射能谱密度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故B错误；由图像可知，各种波长的辐射能谱密度随着温度的升高而增大，故C错误；由图像可知，随着温度的升高，最大辐射能谱密度向波长较短的方向移动，故D正确。
[总结提升]
1.对黑体的理解
(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。
2.黑体与一般物体的比较
项目 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，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 全部吸收外来的电磁波而不发生反射
1.谐振子：普朗克把腔壁看作是由各种频率振动的带电______组成的，黑体的辐射就是这些______向外辐射的各种电磁波。
2.谐振子的能量：谐振子具有的能量是______的，只能取一些____的值，即_______ (n＝1，2，3，…)，也就是说能量E只能取hν的_____倍。
3.能量子：谐振子具有的____的一份能量为ε＝___，称为_______。其中ν是谐振动的____，h是一个常量，称为___________。为了计算的简便，通常取h＝6.63×10-34 J·s。
4.量子论的诞生：能量子概念的引入，标志着______的诞生，开启了人类认识微观世界的大门。
谐振子
谐振子
不连续
分立
En＝nhν
整数
最小
能量子
hν
频率
普朗克常量
量子论
5.能量量子化的理解
(1)能量只能采取某些分立数值。
(2)能量只能以确定的大小(即能量子)一份一份地进行变化。能量子是不可再分的。
(3)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。
(4)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。
[易错辨析]
(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。( )
(2)能量子的能量大小与电磁波的频率成正比。( )
(3)匀速运动的小球的动能也是量子化的。( )
√
√
×
[例3]　(2025·广西北海高二月考)下列关于能量量子化说法正确的是(　　)
A.爱因斯坦最早提出了能量量子化假说
B.普朗克认为微观粒子能量是连续的
C.频率为ν的光的能量子为hν
D.电磁波波长越长，其能量子越大
C
[例4]　光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm。求400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少。
答案　4.97×10-19 J　2.84×10-19 J
1.(热辐射)下列说法正确的是(　　)
A.一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关
B.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的
C.一定温度下，黑体辐射能谱密度随波长的分布有一个极大值
D.温度升高时，黑体辐射能谱密度的极大值向波长较长的方向移动
解析　一般物体的热辐射强度除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，A错误；黑体可以辐射可见光，不一定是黑的，B错误；由黑体辐射的实验规律知，C正确，D错误。
C
2.(黑体与黑体辐射)关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是(　　)
A.黑体是真实存在的
B.普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
C.随着温度升高黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱
D.黑体辐射无任何实验依据
解析　黑体并不是真实存在的，是一种理想化模型，故A错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B正确；随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增强，故C错误；黑体辐射是有实验依据的，故D错误。
B
3.(能量子假说)(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.能量子假说中将每一份能量单位，称为能量子
C.能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为辐射的频率，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，故A符合题意，D不符合题意；每一份能量单位，称为“能量子”， 能量子的能量ε＝hν，ν为辐射的频率，h为普朗克常量，故B、C符合题意。
ABC
4.(热辐射与能量子)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
B
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[基础巩固练]
1.能正确解释黑体辐射实验规律的是(　　)
A.能量的连续经典理论
B.普朗克提出的能量量子化理论
C.以上两种理论体系任何一种都能解释
D.牛顿提出的能量微粒说
解析　普朗克提出的能量量子化理论可以正确解释黑体辐射的实验规律，故B正确。
B
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2.关于黑体的辐射能谱密度与波长的关系，下列图中正确的是(T1B
解析　黑体的辐射能谱密度与温度有关，温度越高，黑体各种波长的辐射能谱密度就越大，且随着温度的升高，黑体的辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确，A、C、D错误。
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3.(多选)下列叙述正确的是(　　)
A.一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关
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，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布状况只与黑体温度有关，故A、B错误，C正确；根据黑体定义知D正确。
CD
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4.(2025·浙江嘉兴高二期中)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8.0×1014Hz，普朗克常量h取6.6×10-34J·s，则下列说法正确的是(　　)
D
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.该紫外线能量子的能量为5.28×10-19 J
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5.(多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，下列说法正确的是(　　)
A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C.吸收的能量可以是连续的
D.辐射和吸收的能量是量子化的
解析　根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，故A、B正确；带电微粒辐射和吸收的能量不是连续的，是量子化的，故C错误，D正确。
ABD
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6.我国高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比， 5G使用的电磁波(　　)
A.波长更长 B.能量子的能量更小
C.能量子的能量更大 D.传播速度更快
C
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7.(多选)某光源放出波长在500～600 nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1×10-3 W，则它每秒发射的光子数可能是(　　)
A.2.0×1015 B.2.9×1015
C.2.6×1015 D.1.5×1015
BC
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[能力提升练]
8.太阳光含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，下列说法正确的是(　　)
A.紫光的波长最长 B.红光的能量子最大
C.七种色光的能量子均相同 D.紫光的能量子最大
解析　由电磁波谱可知，紫光的波长最短，A错误；由ε＝hν可知，光的频率越大，光的能量子越强，因七种色光中，紫光的频率最高，则紫光的能量子最大，B、C错误，D正确。
D
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9.两束强度相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为(　　)
A.4∶5，4∶5 B.5∶4，4∶5
C.5∶4，5∶4 D.4∶5，5∶4
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10.人眼对绿光最为敏感，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3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　)
A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 W
C.7.0×10-10 W D.1.2×10-18 W
A
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11.激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10-11 s，波长为 793.4 nm。问：每个光脉冲含有的光子数n是多少(普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
答案　4×1017个
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[拓展培优练]
12.纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面。将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官。糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果。一台功率为10 W的氩激光器，能发出波长λ＝500 nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10-3 J的能量，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3×108 m/s，求：
(1)每次“点焊”视网膜的时间；
(2)在一次“点焊”的时间内发出的激光光子的数量。
答案　(1)2×10-4 s　(2)5×1015个
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