4.1普朗克黑体辐射理论 课件—2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（18张PPT）

4.1 普朗克黑体辐射理论
在很多地方用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗？
一、黑体与黑体辐射
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。
思考：试回忆绝对黑体的概念。
带小壳的空腔
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会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体。
注意：黑体是一种理想化模型，在自然界中并不存在完全理想的黑体。
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。
黑体辐射特征：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。
这可能反映了某种具有普遍意义的客观规律，必须理论研究！！！
随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；
随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
二、黑体辐射的实验规律
讨论：根据上图，你能发现什么规律？
如：加热铁块过程，随着温度的升高，发光的颜色不同。
这些规律与日常经验是一致的。
暗红
橙色
黄色
白色
温度?
电磁波的短波成分?
讨论：怎样解释黑体辐射的实验规律呢？
物理学家的解释
德国物理学家维恩在 1896 年提出了辐射强度按波长分布的理论公式。维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离较大。
英国物理学家瑞利在1900 年，提出了辐射强度按波长分布的瑞利公式。瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符。
紫外灾难
1900年10月，普朗克提出量子化理论，给予黑体辐射以完美的解释。
三、能量子
普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，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，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
普朗克的量子化理论
能量子的大小：
ε = hν
其中 ν 是电磁波的频率，h 称为普朗克常量，
h = 6.626 × 10 -34 J · s（一般取 h = 6.63 × 10-34 J · s）
讨论：由能量量子化假说可知，能量是一份一份的，而不是连续的，在宏观概念中，举一些我们周围不连续的实例。
答案：人的个数，自然数，汽车等。
普朗克黑体辐射理论
黑体与黑体辐射
黑体辐射的实验规律
能量子
1.下列说法正确的是（　　）
A．黑体只吸收电磁波，不辐射电磁波
B．光的波长越长，光子的能量越大
C．光的波长越短，越容易发生衍射
D．在光的干涉中，明条纹的地方是光子到达概率大的地方
D
2.新冠肺炎防控中有一个重要环节是对外来人员进行体温检测，检测用的体温枪工作原理就是黑体辐射定律。黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知下列描述正确的是（　　）
A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．温度降低，可能部分波长的辐射强度会减小
C．随温度升高，辐射强度的极大值向频率较小的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
A
3.下列说法中不正确的是（　　）
A．黑体辐射实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．太阳光谱中的夫琅和费暗线是当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，这样就形成了明亮背景下的暗线
C．在微观物理学中，不确定关系告诉我们，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动
D．实验证明，速度与热运动速度相当的中子最适于引发裂变，这样的中子就是“热中子”，或称慢中子，裂变产生的是速度很大的快中子
A
4.关于原子物理知识方面，下列说法正确的是（　　）
A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．盖革-米勒计数器不仅能用来计数，还能区分射线的种类
C．质子、中子、电子都参与强相互作用
D．原子中电子的坐标没有确定的值，只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率
D
5.下列说法错误的是（　　）
A．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
B．康普顿效应表明：光子具有动量
C．将较重的核分裂成中等大小的核，或者将较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会减小
D．黑体辐射随着温度的降低，各种波长的辐射强度都减小且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C
再见