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(共26张PPT)
4.1 普朗克
黑体辐射理论
高中物理选择性必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理选择性必修第三册
黑体与黑体辐射
黑体辐射实验规律
能量子
总结提升
本章导引
01.
量子论的建立是 20 世纪物理学的最大成就之一。量子论解释了原子、分子等微观粒子遵循的规律，这些规律和牛顿力学等宏观、低速情况下的物理规律有很大不同。量子论不但深化和
丰富了人类对自然界的认识，而且催生了一
大批新技术，深刻地改变了人们的生活方式
和社会形态。
科学家视角
02.
科学的历史不仅是一连串事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。当我们进入一个新的领域时，常常需要新的概念。
——普朗克
问题？
00.
高中物理选择性必修第三册
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？
黑体与黑体辐射
第一部分
黑体和黑体辐射
01.
高中物理选择性必修第三册
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。
黑体是个理想化的模型
黑体和黑体辐射
02.
高中物理选择性必修第三册
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
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。
黑体辐射
实验规律
第二部分
高中物理选择性必修第三册
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。
黑体辐射实验规律
01.
物理学家总是力图用已有的知识去解释新发现的现象和规律。那么，怎样解释黑体辐射的实验规律呢？
高中物理选择性必修第三册
维恩
瑞利
瑞利 ─ 金斯线
维恩线
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
经典物理学所遇到的困难
02.
普朗克的发现
03.
高中物理选择性必修第三册
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。
普朗克找到的数学公式，它与实验吻合得非常完美。
能量子
第三部分
能量子
01.
高中物理选择性必修第三册
1.能量子：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。例如，可能是ε、2ε、 3 ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的能量值ε叫做能量子。
2.最小能量：ε= h
①其中ν是电磁波的频率，波长λ=vT=v/ν,光在真空中λ=c /ν；
②h称为普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。
能量子的理解
02.
高中物理选择性必修第三册
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。
经典
量子
连续
分立
量子化假设的意义
03.
高中物理选择性必修第三册
　
　
　
　
普朗克1900年的假设第一次为人们揭开了微观世界
物理规律面纱的一角。从此，物理学进入了一个新的纪元。普朗克因此获1918年的诺贝尔物理学奖。
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这种假说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。
总结提升
第四部分
高中物理选择性必修第三册
课堂小结
黑体、黑体辐射
不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波
黑体辐射的实验
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。
03
02
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。
01
黑体是个理想化的模型
例题1
例题精选
01.
高中物理选择性必修第三册
关于对热辐射的认识，下列说法正确的是（　　）
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．物体温度越高，辐射强度越大
C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关
D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
【参考答案】B
解析
例题解析
02.
高中物理选择性必修第三册
【解析】A．所有物体均向外辐射电磁波，故A错误；
B．根据黑体辐射的实验规律可知温度越高，辐射强度越大，故B正确；
C．热辐射强度与材料种类及表面状况也有关，故C错误；
D．常温下我们看到的不透明物体的颜色是物体反射光的颜色，透明物体的颜色是物体透过的光的颜色，故D错误。故选B。
例题2
例题精选
03.
高中物理选择性必修第三册
（多选）黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献，如图所示画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出（　　）
A．温度越高，辐射电磁波的波长越短
B．温度越低，辐射电磁波的波长越长
C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强
D．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同
【参考答案】CD
解析
例题解析
04.
高中物理选择性必修第三册
【解析】AB．无论温度高低，黑体都会产生各种波长电磁波，故AB错误；
C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确；
D．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同，故D正确。
故选CD。
例题3
例题精选
05.
高中物理选择性必修第三册
在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为。根据热辐射理论，与辐射源的绝对温度的关系近似为，则老鼠发出的最强的热辐射的波长为（　　）
A． B．
C． D．
【参考答案】B
解析
例题解析
06.
高中物理选择性必修第三册
【解析】由可得，老鼠发出的最强的热辐射的波长为
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