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31张ppt）

(共31张PPT)
§1 普朗克黑体辐射理论
第四章 原子结构和波粒二象性
目录
CONTENTS
黑体与黑体辐射
01
能量子
黑体辐射的实验规律
03
02
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？
思考与讨论：
黑体与黑体辐射
01
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。
黑体辐射实验研究：
加热黑体炉使其温度升高，黑体炉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。
黑体辐射的实验规律
02
二、黑体辐射的实验规律
1.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。
维恩
瑞利
瑞利 ─ 金斯线
维恩线
二、黑体辐射的实验规律
2.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
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
3.普朗克的发现
能量子
03
1.普朗克的假定：组成黑体的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。
三、能量子
(1)γ是电磁波的频率；
(2)h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h=6.626×10-34J·S
4.宏观物体的能量是连续的；微观粒子的能量是量子化的。
2.能量子：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。
3.最小能量：ε=hγ
三、能量子
普朗克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。
课堂练习
04
1．能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。“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”，作出这一大胆假设的科学家是（　　）A．牛顿 B．普朗克 C．密立根 D．爱因斯坦
B
【答案】B【详解】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，这一假设是普朗克提出的。故选B。
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
【答案】C【详解】A．黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故A错误； BC．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，故 B错误，C正确；D．小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误。故选C。
3．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是（ ）A．温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大B．温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动C．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念
D
【答案】D【详解】AB．温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，但黑体辐射的电磁波波长并不是越大，AB错误；C．一般物体的辐射强度除去与温度有关外，还和物体的材料及表面状态有关，但黑体的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，C错误；D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念，D正确。故选D。
4．下列关于能量量子化的说法，正确的是（　　）A．能量子与电磁波的频率成反比
B．电磁波波长越长，其能量子越大C．微观粒子的能量是不连续（分立）的
D．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的
C
【答案】C
【详解】A．由 =hν可知，能量子与电磁波的频率成正比，故A错误；
B．由 可知，电磁波波长越长，其能量子越小，故B错误；
C．普朗克提出了量子假说，他认为，物质辐射（或吸收）的能量都是不连续的，是一份一份进行的，故C正确；
D．能量子假设是由普朗克最早提出来的，故D错误。
故选C。
5．如图所示，学校广泛使用了红外体温枪测量体温。已知普朗克常数为h，某红外线的频率为ν，下列说法正确的是（　　） A．体温越高，人体辐射红外线的强度越弱B．人体辐射该红外线的能量可以取任意值C．该红外线的最小能量值为hνD．红外体温枪是利用体温枪发射的红外线来测量体温的
C
【答案】C【详解】AD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就能测出个各部位的温度；故红外体温计不是靠体温计发射红外线来测体温的。故AD错误；B．人体辐射该红外线的能量是不连续的，是以离散的方式存在的。故B错误；C．根据光子能量方程可知，该红外线的最小能量值为ε=hν故C正确。故选C。
6．1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，关于能量子假说，下列说法不正确的是（　　）A．物质辐射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的B．能量子假说中将每一份不可再分的最小能量值，称为“能量子”C．能量子假说中，能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
D
【答案】D【详解】A．能量子假说认为物质辐射（或吸收）能量时，辐射（或吸收）的能量是不连续的，是一份一份进行的，故A正确，不符合题意；B．能量子假说中将每一份不可再分能量的最小值，称为“能量子”，故B正确，不符合题意；C．能量子假说中，能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故C正确不符合题意；D．能量子假说认为辐射（或吸收）的能量是不连续的，是一份一份进行的，故D错误，符合题意。故选D。
7．第26届国际计量大会于2018年11月通过决议，正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义，国际测量界的百年夙愿终于实现﹣﹣国际测量体系将全部建立在基本物理常数上，大大提高了计量的稳定性和精确性．比如，最受关注的“千克”，不再以具体实物的质量来定义，而将以量子力学中的普朗克常数h为基准，经过一系列物理换算，算出质量．已知普朗克常数与频率的乘积可以表示能量，下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数h单位的是（　　）A．J/s B．Kg．m2/s C．Kg m2/s3 D．N m s
B
【答案】B【详解】根据公式E＝hv，因能量E的单位为J，频率v的单位为s﹣1，那么普朗克h单位： ，故B正确，ACD错误．
8．已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为（ ）
A
A．
B．
C．
D．以上均不正确
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