2020-2021学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册课件：4.1普朗克黑体辐射理论11 张PPT

1　普朗克黑体辐射理论
1.了解黑体与黑体辐射的概念。
2.了解黑体辐射的实验规律及黑体辐射电磁波的强度随波长的分布曲线。
3.了解普朗克提出的能量子的概念。
1.黑体:如果某种物体能够①　完全吸收????入射的各种波长的电磁波而不发生②????
反射????,这种物体就是绝对黑体,简称黑体。
2.黑体辐射
(1)定义:黑体虽然③　不反射????电磁波,却可以④　向外辐射????电磁波,这样的辐射
叫作黑体辐射。
(2)黑体辐射的特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的⑤　温度????
有关。
1 | 黑体与黑体辐射
1.黑体辐射的实验规律
随着温度的升高,一方面,各种波长的⑥　辐射强度????都有增加,另一方面,辐射强度
的极大值向⑦　波长较短????的方向移动。
黑体辐射的实验规律
2 | 黑体辐射的实验规律
2.黑体辐射公式
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。他们提出的公式都只能解释一部分实验现象。维恩公式
在短波区与实验非常接近,在⑧　长波区????则与实验偏离较大。瑞利公式在长波
区与实验基本一致,但在⑨　短波区????与实验严重不符。1900年10月,⑩　普朗克
????找到了一个数学公式,它与实验吻合得非常完美。
1.概念:普朗克认为: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????。例如,可能是ε或2ε、3ε……他把这个不可再分的最小能量值ε叫
作能量子。
2.能量子的表达式:ε=?????hν????,这里的ν是带电微粒的振动频率,也即带电微粒吸收
或辐射电磁波的频率。h是一个常量,后人称之为普朗克常量,其值为h=6.626 070 1
5×10-34 J·s。
3.能量的量子化:微观粒子的能量是?　量子化????的,或者说微观粒子的能量是?
　分立????的。
3 | 能量子
1.某物体能完全吸收入射的各种电磁波而不反射电磁波,这个物体是黑体。?(????√　)
提示:能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体是黑体。
2.将物体温度升高,物体辐射电磁波的强度将变大。?(　√　)
提示:温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。
3.能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比。?(　√　)
提示:能量子的表达式为ε=hν,则能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率
成正比。
4.热辐射只能产生于高温物体。?(?????　)
提示:任何温度的物体都能产生热辐射。
5.微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。?(　√　)
提示:宏观物体的能量是连续的,微观粒子的能量是量子化的。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ?” 。
| 黑体辐射与能量量子化
情境????黑体完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,那么,黑体一定就是
黑色的物体吗?
黑体虽然不反射任何电磁波,但是它可以向外辐射电磁波。温度在700 K之下的黑
体辐射的能量很小且辐射波长在可见光范围之外,黑体看起来是黑色的。黑体的
温度高于700 K时,它会开始变成红色,并且随着温度的升高,分别有橘色、黄色、
白色等颜色出现。
问题
1.只有在高温下物体才发生热辐射吗?
提示:不是。任何温度的物体都能发生热辐射。
2.黑体向外辐射电磁波的能量取决于黑体的什么因素?
提示:取决于黑体的温度。
黑体是理想化的模型
自然界不存在真正的黑体,黑体只是一种理想模型,但许多物体可以视为黑体。如
图,在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会发生多次反射
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绝对黑体。

热辐射特点
吸收、反射电磁波的特点
一般
物体
辐射电磁波的情况与温度有关,
与材料的种类、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
一般物体与黑体的比较
能量量子化的理解和计算
(1)用能量子观点解释黑体辐射的实验规律
普朗克的能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是
分立的。借助于能量子假说,普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式,与实
验结果符合。
(2)能量量子化的理解
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。