第1节 普朗克黑体辐射理论 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册（32页PPT）

(共32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
图解课标要点
_______________________________ 物体发生热辐射时，也在反射外界射来的电磁波，为了研究热辐射的规律，科 学家假想了一种理想模型——黑体，黑体只发射电磁波，不反射电磁波，带小孔的 空腔就可以近似看作黑体。 学思用·典例详解
【想一想丨问题质疑】
人体也不断地向外发生热辐射，为什么在黑暗中还是看不见人呢？
提示 人体的热辐射辐射出的电磁波是红外线，红外线不是可见光，人的肉眼无法
看到，只能用相应仪器检测到，因此黑暗中看不见人。
例1-1 （多选）下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是( )
BC
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.黑体辐射电磁波的情况与材料有关
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
【解析】一切物体都在辐射电磁波，故A正确；一般物体辐射电磁波的情况与温度、
表面状况、材料种类都有关，黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，故B、C错误；
能完全吸收入射的各种电磁波的物体称为黑体，故D正确。
例1-2 （多选）关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )
CD
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，这个带小孔的空腔就可近似为一个黑体
【解析】黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，A错误。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，B错误，C正确。带小孔的空腔只吸收电磁波，不
反射电磁波，因此可近似为一个黑体,D正确。
图4-1-4
例1-3 (2025·重庆南开中学期中)图4-1-4是在、 两种温度下，
黑体辐射强度与辐射波长的关系图像，下列说法正确的是
( )
C
A.
B.随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较长的方向移动
C.随着温度的升高，各种波长的辐射强度均增加
D.向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而减小
【解析】根据黑体辐射的实验规律可知，温度升高，各种波长的辐射强度均增加，
则有 ，故A错误，C正确；根据黑体辐射的实验规律可知，随着温度的升高，
辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，故B错误；随着温度的升高，各种波长的辐
射强度都增加，即向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而增大，故D错误。
学思用·典例详解
例2-4 经测量，人体表面辐射强度的最大值在波长为 处。根据电磁辐射的理
论得出，物体辐射强度最大时对应的电磁波波长与物体的绝对温度的关系近似为
，请由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多
少。
【答案】;
【解析】人体表面的温度为
人体辐射的能量子的值为
。
【学会了吗丨变式题】
1.硅光电池可将光辐射的能量转化为电能。若有个频率为 的光子打在光电池极板
上，这些光子的总能量为为普朗克常量 ( )
C
A. B. C. D.
【解析】根据能量子假说可知，光子能量与频率有关，一个光子的能量为
为普朗克常量，个光子的总能量为 ,所以选项C正确。
方法帮 解题课丨关键能力构建
题型1 对黑体辐射规律的理解
图4-1-5
例5 (2025·辽宁沈阳期中)某气体在、
两种不同温度下的分子速率分布图像如图
4-1-5甲所示，纵坐标 表示各速率区间
的分子数占总分子数的百分比，横坐标
表示分子的速率。黑体辐射的实验规律如
图乙所示，图乙中画出了、 两种不同
温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下
列说法正确的是( )
A.图甲中，图乙中 B.图甲中，图乙中
C.图甲中，图乙中 D.图甲中，图乙中
【解析】
√
【学会了吗丨变式题】
2.目前，非接触式温度计在公共场所被广泛应用，其测温原理是黑体辐射规律。下
列描述两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射规律的是
( )
B
A. B. C. D.
【解析】黑体以电磁波的形式向外辐射能量，温度越高，辐射强度越大，故A、D错
误。黑体辐射强度按波长的分布情况与温度有关，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，故B正确，C错误。
题型2 能量子的理解与计算
例6 (北京大学夏令营试题改编)
（1）功率为的光源向四周发出光子，光速为，光波的波长为 ，普朗克常量为 ,
求每秒发出的光子数。
【答案】
【解析】单个光子能量为
光源每秒辐射的能量为,故每秒发出的光子数为 。
（2）在离光源 处有一挡板挡光，且挡板正对光源,求单位时间内照到单位面积挡板
上的光子数。
【答案】
【解析】光源发出的光子均匀分布在以光源为中心的球面上，以 为半径作一个球面,
则单位时间内照到单位面积挡板上的光子数为
。
思路点拨 计算辐射功率为 的光源单位时间内照到单位面积挡板上的光子数时需
建立球面模型。
【学会了吗丨变式题】
3.某小灯泡的功率 ，设其发光时光子向四周均匀辐射，平均波长
，求在距离小灯泡 处，每秒钟落在垂直于光线方向
且面积为的球面（以小灯泡为球心）上的光子数。（取 ）
【答案】 个
【解析】每秒钟小灯泡发出的能量为
1个光子的能量
小灯泡每秒钟辐射的光子数
个 个
距离小灯泡 的球面面积为
每秒钟射到 的球面上的光子数为
个 个。
高考帮 考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考 查点 黑体及黑体辐射的实验规律、能量 子的概念及计算。 1.通过实验得到黑体辐射的实验规
律，体会以实验为基础的科学研究
方法，明确理论与实验的关系。
2.通过了解普朗克提出的能量子假
说，感悟理论创新对科学发展的重
大意义。
热点及 难点 黑体辐射实验规律的理解、能量子 的综合计算。 题型及 难度 一般以选择题形式出现，难度中等 偏易。 高考中 地位 单独命题较少，主要限于识记层 面，考查概率不高。 考向 对光子能量问题的考查
图4-1-6
例7 (2023·浙江6月卷)如图4-1-6，被誉为“中国天眼”的大口径
球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对
距地球为的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为 。
若天体射向天眼的辐射光子中，有 倍被天眼接收，天
眼每秒接收到该天体发出的频率为的 个光子。普朗克常量
为，则该天体发射频率为 光子的功率为( )
A
A. B. C. D.
本题结合“中国天眼”设计问题情境，重点考查模型建构能力，强调物理观念，突出
科学思维。
【解析】
【类题链接丨变式题】
类题 (全国乙卷高考题)一点光源以 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约
为的光，在离点光源距离为 处每秒垂直通过每平方米的光子数为
个。普朗克常量为。 约为( )
B
A. B. C. D.
【解析】
练习帮 习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间：10分钟
1.2022年诺贝尔物理学奖被同时授予法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国物理学家约
翰·克劳泽及奥地利物理学家安东·塞林格，以表彰他们“用纠缠光子进行的实验，建
立了贝尔不等式的违反，并开创了量子信息科学”。类比量子化的概念，判断下面哪
些物理量是“量子化”的( )
C
A.一个可变电容器的电容 B.一段导体的电阻
C.一个物体的带电荷量 D.电场中两点间的电势差
【解析】
选项 分析 正误
A 可变电容器的电容是连续的，不是“量子化”的。
B 导体的电阻是连续的，不是“量子化”的。
C 任何物体的带电荷量都是元电荷的整数倍，所以物体的带电荷量是不 连续的，具有“量子化”的特征。 √
D 电场中两点间的电势差是连续变化的，不是“量子化”的。
2.（多选）如果给一个铁块不断加热，则( )
AD
A.铁块依次呈现暗红、赤红、橘红、黄白色等颜色
B.铁块依次呈现黄白色、橘红、赤红、暗红等颜色
C.铁块辐射出的电磁波中长波成分越来越多
D.铁块辐射出的电磁波中短波成分越来越多
【解析】给一个铁块不断加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为
黄白色（【说明】温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 的升高，
辐射出的电磁波能量越来越高，短波成分越来越多， 错误，D正确。 ）
，A正确，B错误；随着温度
. .
. .
3.对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为宇宙学研究进入精密科学时代的
起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是( )
D
A.温度低于 的物体不会辐射电磁波
B.黑体不会辐射电磁波
C.爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律
D.黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
【解析】理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电磁辐射，并将这些辐射转化为热
辐射；一切物体都会辐射电磁波，故A、B错误。普朗克在研究黑体辐射时最早提出
的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律，他认为黑体辐射的能量是不连续的，
只能是某一最小能量值的整数倍，故C错误，D正确。
4.(2025·湖北武汉外国语学校月考)
与相比， 具有“更高网速、低延时、海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等
特点。与相比， 使用的电磁波( )
C
A.波长更长 B.能量子更小 C.能量子更大 D.传播速度更快
【解析】
5.[教材第99页“复习与提高”B组第6题改编]人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收
波长为 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，光速为 ，则人眼能察觉到绿光时所接收
到的最小功率是( )
A
A. B. C. D.
【解析】绿光光子能量 ,每秒钟最少有6个绿光的光子射
入瞳孔，所以 。A正确。
B 综合练丨选考通关
建议时间：10分钟
6.[链接教材第68页图4.1-2]（多选）黑体辐射的实验规律如图
所示，以下判断正确的是( )
BCD
A.在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B.在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也
不是最小的，而是处在最大与最小波长之间
C.温度越高，辐射强度的极大值就越大
D.温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
【解析】在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，
而是处在最大与最小波长之间，故A错误，B正确；黑体辐射的强度与温度有关，温
度越高，黑体辐射的强度越大，辐射强度的极大值越大，故C正确；随着温度的升高，
黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确。
7.某激光器能发射波长为 的激光，发射功率为，表示光速， 表示普朗克常量，
则激光器每秒发射的光子数为( )
A
A. B. C. D.
【解析】根据能量守恒定律和普朗克的能量子假说得，,解得 ，
故选项A正确。
8.蛇是老鼠的天敌，它是通过接收老鼠热辐射出的电磁波来发现老鼠的。假设老鼠
的体温为，它辐射出的最强的电磁波波长为，根据热辐射理论知， 与辐
射源的绝对温度的关系近似为 ，普朗克常量
。那么老鼠辐射出最强的电磁波的波长和这种电磁波的能量子
分别是 ( )
B
A. B.
C. D.
【解析】由题意有，则 ，
根据公式 ，故选项B正确。
C 培优练丨能力提升
建议时间：8分钟
9.根据能量子的概念知，电磁波的能量也是一份一份的。某广播电台的发射功率为
，其发射出在空气中波长为 的电磁波，已知普朗克常量
，光速 。
（1）求该电台每秒从天线发射出多少个电磁波能量子；
【答案】 个
【解析】每个电磁波能量子的能量为
故电台每秒发射的电磁波能量子个数为
个 个。
（2）若该电台向周围空间发射的能量子可视为均匀分布的，求在离天线 处且
直径为 的环状天线每秒最多能接收的能量子个数及接收功率。（能量子射入环内
即可被接收）
【答案】个
【解析】以电台发射天线为球心，半径为的球表面积为
环状天线的接收面积，其中
故可得环状天线每秒最多能接收的能量子个数为
个
接收功率为 。