【高中物理】普朗克黑體輻射理論（課件） 高二物理同步課件（人教版2019選擇性必修第三冊(cè)）

§1普朗克黑體輻射理論高二物理（人教版2019）選擇性必修第三冊(cè)第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性新課引入

量子論使人們認(rèn)識(shí)了微觀世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并發(fā)展了一系列對(duì)原子、分子等微觀粒子進(jìn)行有效操控和測(cè)量的技術(shù)。圖為利用掃描隧道顯微鏡將48個(gè)鐵原子排成的“原子圍欄”。那么，人們認(rèn)識(shí)量子規(guī)律的第一步是怎樣邁出的？思考與討論：一、黑體與黑體輻射1.黑體：如果一個(gè)物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波，而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。注意：（1）黑體是個(gè)理想化的模型。（2）一般物體的輻射與溫度、材料、表面狀況有關(guān)，但黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)。2.黑體輻射：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射。新課講授新課講授黑體輻射實(shí)驗(yàn)研究：

加熱黑體爐使其溫度升高，黑體爐就成了不同溫度下的黑體，從小孔向外的輻射就是黑體輻射。二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布與溫度的關(guān)系:特點(diǎn)：隨溫度的升高①各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都在增加；②輻射強(qiáng)度的最大值向短波方向移動(dòng)。新課講授維恩瑞利瑞利─金斯線維恩線二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2.經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難（1）維恩的經(jīng)驗(yàn)公式：短波符合，長(zhǎng)波不符合；（2）瑞利─金斯公式：長(zhǎng)波符合，短波荒唐新課講授瑞利─金斯線維恩線黑體輻射公式：

1900年10月19日，普朗克在德國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上提出黑體輻射公式。二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律3.普朗克的發(fā)現(xiàn)新課講授1.普朗克的假定：組成黑體的振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍。

三、能量子(1)γ是電磁波的頻率；(2)h是一個(gè)常量，后人稱之為普朗克常量，其值為h=6.626×10-34J·S4.宏觀物體的能量是連續(xù)的；微觀粒子的能量是量子化的。2.能量子：當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的。這個(gè)不可再分的能量值ε叫做能量子。新課講授3.最小能量：ε=hγ三、能量子新課講授

普朗克拋棄了經(jīng)典物理中的能量可連續(xù)變化、物體輻射或吸收的能量可以為任意值的舊觀點(diǎn)，提出了能量子、物體輻射或吸收能量只能一份一份地按不連續(xù)的方式進(jìn)行的新觀點(diǎn)。這不僅成功地解決了熱輻射中的難題，而且開(kāi)創(chuàng)物理學(xué)研究新局面，標(biāo)志著人類對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)已經(jīng)從從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域，為量子力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。1918年他榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1．如圖所示是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波長(zhǎng)的關(guān)系圖象，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．T1>T2B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C．普朗克提出的能量量子化理論很好的解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律D．如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)小孔就成了一個(gè)黑體B課堂練習(xí)【答案】B【詳解】A．由圖可知，隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，所以T1>T2，故A正確，不符合題意；B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān)外，與黑體的材料及表面狀況無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．普朗克通過(guò)研究黑體輻射提出能量子的概念，很好的解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,故C正確，不符合題意；D．如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，就相當(dāng)于吸收了所有電磁波，這個(gè)小孔就可以近似為一個(gè)絕對(duì)黑體，故D正確。故選B。課堂練習(xí)2．能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是（）A．能量的連續(xù)經(jīng)典理論B．普朗克提出的能量量子化理論C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋D．牛頓提出的微粒說(shuō)B課堂練習(xí)【答案】B【詳解】ABC．根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到滿意的解釋，故B正確，AC錯(cuò)誤；D．牛頓提出的微粒說(shuō)只能局限于解決宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，不能解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故D錯(cuò)誤。故選B。課堂練習(xí)3．關(guān)于對(duì)能量子的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一能量值εB．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C．能量子與電磁波的頻率成反比D．這一假說(shuō)與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的B課堂練習(xí)【答案】B【詳解】AB．由普朗克能量子假說(shuō)可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，故A錯(cuò)誤，B正確；C．最小能量值ε=hν，ε與ν成正比，故C錯(cuò)誤；D．能量子假說(shuō)反映的是微觀世界的特征，不同于宏觀世界，并不是與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，故D錯(cuò)誤。故選B。課堂練習(xí)4．關(guān)于普朗克“能量量子化”的假設(shè)，下列說(shuō)法正確的是（）A．認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份的B．認(rèn)為能量值是連