【新教材】高中物理选择性必修三--4.1普朗克黑体辐射理论 同步精选课件（17页ppt）

(共17张PPT)
第
节
1
普朗克黑体辐射理论
高中物理 选择性必修第三册
第四章
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。
了解能量子假说，领会科学解释中的科学假说方法。
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。
学习目标
引入
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？
1、黑体
如果物体能够完全吸收外界入射的各种电磁波而不发生反射，这种物体叫绝对黑体，简称黑体。
思考：黑体的颜色是不是一定是黑色？？
2、黑体辐射
特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面情况无关。
一 黑体与黑体辐射
实验：改变黑体温度，利用分光技术和热电偶等设备测量黑体辐射的电磁波的分布情况。
二、黑体辐射的实验规律
实验规律：
试一试：观察图像，你可以得出什么规律？
理论解释：
德国物理学家维恩，在1896年；英国物理学家瑞利在1900年分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。
理论解释遇到的困惑和问题：
维恩公式在短波区很接近实验，长波区偏离很大；
瑞利公式在长波区很接近实验，短波区与实验严重不符。
1911年，奥地利物理学家埃伦费斯特用"紫外灾难"来形容经典理论的困境。
紫外灾难影响：
1900年的4月27日，开尔文在英国的皇家研究所举行了一个报告会。他说"动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了，其中的一朵"乌云"便指的是黑体辐射问题(另一朵指的是以太漂移实验)。
黑体辐射所展现出的问题，最终导致了量子论革命的爆发。
这也是二十世纪，物理学跳跃式的进步。
1900年底，德国物理学家普朗克作出假设：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。带电粒子吸收或者辐射能量的时候只能以这个最小值为单位一份一份地辐射或者吸收。
三、能量子
新的理论观点：
最小的能量值ε叫做能量子
ε=h
为电磁波的频率 h称为普朗克常量
量子假说的实验验证：
理论公式与实验符合之好令人击掌叫绝！！
普朗克量子化理论的意义
1）破除“能量连续变化”的传统思想，是物理新思想的基石之一.
2） 开创物理学新纪元，为量子力学的诞生奠定了基础.
3） 标志着人类对自然规律的认识从宏观进入微观领域.
本课小结
二、能量子
定义
大小
意义
一、黑体与黑体辐射
定义
特点
实验规律
当堂检测
1.［多选］关于黑体，下列说法中正确的是 （　　）
A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑色的
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，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就可以近似为一个黑体
CD
解析：A错：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑色的。
B错，C对：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。
D对：小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此这个带小孔的空腔可以近似为一个黑体。
2.［多选］许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，如为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们以黑体作为热辐射研究的标准物体。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
解析：由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来。
ACD
3. 2017年，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲。“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空中光速c=3×108 m/s）（　　）
A.10–21 J B.10–18 J
C.10–15 J D.10–12 J
【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，而数量级应相同。
B
4.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
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到的最小功率为
P== W≈2.3×10-18 W。
A
谢 谢！