物理人教版（2019）选择性必修第三册4.1普朗克黑体辐射理论（共22张ppt）

(共22张PPT)
第四章 原子结构和波粒二象性
第1节 普朗克黑体辐射理论
学习目标
1.了解黑体及黑体辐射的概念。
2.了解黑体辐射的实验规律。
3.知道能量子概念,能说出普朗克提出的能量子假说内容。
4.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
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
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”
物体辐射的能量频率和温度之间的关系
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
情境一：一座建设中的楼房还没安装窗子,室内已经粉刷,从远处看窗内和在房间内部观看，有什么不同？
思考：为什么会出现这样的情况？
一、黑体与黑体辐射
1.黑体：
能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
思考：哪些物体可以看作一个黑体？
太阳，白炽灯灯丝近似当做黑体
带小孔的空腔
一、黑体与黑体辐射
思考1：
什么是黑体辐射？
2.黑体辐射：黑体不反射电磁波，向外辐射电磁波（热辐射）。
黑体辐射：只与温度有关
一般辐射：与温度、材料、表面状况有关
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。
一、黑体与黑体辐射
利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况。
二、黑体辐射的实验规律
黑体辐射谱
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
温度升高：
①各种波长的辐射强度都增加
思考2：怎样解释黑体辐射的实验规律呢
思考1：黑体辐射随着温度变化有怎样的实验规律
+
-
+
-
+
-
黑体辐射的理论解释
带电微粒→震动→变化的电磁场
物体中存在带电微粒
二、黑体辐射的实验规律
2.维恩、瑞利——金斯的解释
①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很大。
②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。
提出辐射强度按波长分布的理论公式
3.普朗克的解释
普朗克找到了一个数学公式，它与实验吻合得非常完美。
维恩公式和瑞利——金斯公式，其实就是普朗克公式的特殊情况。
三、能量子
1.普朗克量子化假设
组成黑体的振动着的帯电微粒的能量，只能是某一最小能量值ε的整数倍。例如，可能是ε或2ε、3ε…这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，简称量子，。
ε 叫能量子，简称量子， 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。和我们学习电荷数类似只能是元电荷的整数倍。
ε=hν
2.表达式
h：普朗克常量，h=6.626×10-34J/s
ν：电磁波的频率
3.普朗克对微观带电微粒能量取值的假设和宏观世界中我们对能量的认识有很大不同。
弹簧振子
能量
量子
经典
→能量值是连续的
宏观世界能量的连续性与微观粒子的能量的量子化，这是宏观世界与微观物理规律最重要的差别之一。
5、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.
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。普朗克本人因此获得了1918年的诺贝尔物理学奖。
三、能量子
课堂小结
1.黑体：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。
2.黑体辐射：黑体向外辐射的电磁波（热辐射），只与温度有关。
3.ε叫能量子， 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。
ε=hν
h：普朗克常量，h=6.626×10-34J/s
ν：电磁波的频率
普朗克能量子理论成功解释黑体辐射
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一个黑体辐射公式。
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＝6.626×10－34J · s。
年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 v 的光的能量子为 hv，h 为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子 (photon)。
能量量子化——物理学的新纪元
跨出了真正说明物质世界量子性的第一步
牛顿以来物理学
最伟大的发现之一
【课堂练习】
【例题1】 (多选)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,故A、C、D正确,B错误。
ACD