4.1 普朗克黑体辐射理论 课件(共20张PPT)

(共20张PPT)
普朗克黑体辐射理论
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家威廉·汤姆孙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
黑体辐射实验
光速
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云”
2. 辐射的原因：物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率做无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成的电磁波谱。
3. 特性：室温时，主要成分是波长较长的电磁波；当温度升高时，波长较短的电磁波成分越来越强。
辐射强度及波长成分的分布随温度变化
1. 一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。
800
K
1000
K
1200
K
1400
K
一、黑体与黑体辐射
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。
注意：（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。
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。
二、黑体辐射的实验规律
1.测量黑体辐射的实验原理图
加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
平行光管
三棱镜
T
空腔
二、黑体辐射的实验规律
2.辐射强度按波长分布与温度的关系
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。
二、黑体辐射的实验规律
3.经典物理学所遇到的困难
（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
瑞利 ─ 金斯线
维恩线
瑞利 ─ 金斯线
维恩线
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。
二、黑体辐射的实验规律
4.超越牛顿的发现
三、能量子
普朗克能量子假说
1. 振动的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍：
2. 叫能量子，简称量子， 为量子数，它只取正整数 — 能量量子化。
3. 带电微粒辐射或吸收能量时，只能是以这个最小能量为单位一份一份的。
4. 最小能量为：
5. 宏观能量：连续的
微观能量：不连续、分立、量子化的。
— 普朗克常量
三、能量子
普朗克
牛顿以来物理学最伟大的发现之一
跨出了真正说明物质世界量子性的第一步
三、能量子
普朗克
牛顿以来物理学最伟大的发现之一
Planck 抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这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从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
死后他的墓碑上只刻着他的姓名和
h = 6.626 10 ─34 J·s
1．下列叙述正确的是（ ）
A．一切物体都在辐射电磁波
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
ACD
2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（ ）
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
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．如果在一个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经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
C
3．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（ ）
A．红光 B．橙光
C．黄光 D．绿光
A
4．小灯泡的功率P＝1W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10-6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？（h＝6.63×10-34J·s）
5×1018个
5．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（ ）
A
6．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（ ）
A．物体的带电荷量 B．物体的质量
C．物体的动量 D．学生的个数
AD
7．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
ACD
8．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是（ ）
A．T1>T2
B．T1C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动
A