人教版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第4章 第1节　普朗克黑体辐射理论课件 19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
核心
素养
物理观念
科学思维
1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念。
2.掌握黑体辐射的实验规律。
3.知道普朗克提出的能量子理论。
体会感受科学家在面对科学疑难时的创新精神。
知识点一　黑体与黑体辐射
[观图助学]
任何物体都能辐射电磁波，辐射与温度有关，这在电磁波谱的知识中我们已经知道了。你知道辐射和颜色的关系吗？将铁块投在火炉中，铁块的颜色会随着温度的升高发生变化，都有哪些变化呢？
答案　随着温度的升高，铁块的颜色依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色
1.热辐射：我们周围的一切物体都在辐射________，这种辐射与物体的______有关。
2.黑体：指能够______吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
3.一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与______有关外，还与材料的______及__________有关。
电磁波
温度
完全
温度
种类
表面状况
(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都______。
(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长______的方向移动。
黑体辐射的实验规律
4.黑体辐射的实验规律：
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______有关，如图所示。
温度
增加
较短
[思考判断]
(1)只有高温物体才能辐射电磁波。( )
(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。( )
(3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。 ( )
×
√
√
知识点二　能量子
1.定义：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。例如，可能是ε或2ε、3ε……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。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
2.公式：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是一个常数，称为普朗克常量，其值为h＝6.626×10－34 J·s，通常取h＝6.63×10－34 J·s。
3.能量的量子化
在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化。
[思考判断]
(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。( )
(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。( )
√
√
[观察探究]
如图所示是黑体辐射的实验规律图线。请思考：
(1)通过分析图像你会看出辐射强度随波长怎样变化？
(2)量子说能很好地解释黑体辐射的实验规律吗？
核心要点
对黑体及黑体辐射的理解
答案　(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动。
(2)能。
[探究归纳]
1.一般物体与黑体的比较
?
热辐射特点
吸收、反射特点
一般
物体
辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关
既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关
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
完全吸收各种入射电磁波，不反射
2.黑体辐射的实验规律
(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
(2)随着温度的升高
①各种波长的辐射强度都有增加；
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
[试题案例]
[例1] (多选)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
解析　根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确。
答案　ACD
[针对训练1] 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(　　)
解析　由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度向波长较短的方向移动，A正确，B、C、D错误。
答案　A
[要点归纳]
1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。
3.能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率。
核心要点
能量子的理解和计算
[试题案例]
[例2] 氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的能量子数为(　　)
A.2.2×1015 B.3.2×1015
C.2.2×1014 D.3.2×1014
答案　B
温馨提示　能量子与功率、波长、波速和频率关系综合出题是本节一种重要题型，要熟练掌握E＝Pt＝nε，ε＝hν，c＝λν等关系，这是解决此类问题的关键。
[针对训练2] (多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是(　　)
A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C.吸收的能量可以是连续的
D.辐射和吸收的能量是量子化的
解析　带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的。故选项A、B、D正确，C错误。
答案　ABD