【高中物理】普朗克黑體輻射理論 課件 2022-2023學年高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

普朗克黑體輻射理論學習目標

1.了解黑體及黑體輻射的概念。2.了解黑體輻射的實驗規(guī)律。3.知道能量子概念,能說出普朗克提出的能量子假說內容。4.了解宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點。1900年，在英國皇家學會的新年慶祝會上，物理學家威廉·湯姆孫勛爵作了展望新世紀的發(fā)言：科學的大廈已經基本完成，后輩的物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了黑體輻射實驗光速“但是，在物理學晴朗天空的遠處，還有兩朵令人不安的烏云”2.輻射的原因：物體中每個分子、原子或離子都在各自平衡位置附近以各種不同頻率做無規(guī)則的微振動，每個帶電微粒的振動都會產生變化的電磁場，從而向外輻射各種波長的電磁波，形成的電磁波譜。3.特性：室溫時，主要成分是波長較長的電磁波；當溫度升高時，波長較短的電磁波成分越來越強。輻射強度及波長成分的分布隨溫度變化1.一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，所以叫做熱輻射。800K1000K1200K1400K一、黑體與黑體輻射1.黑體：物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射。思考：那怎么樣才能得到一個黑體??？太陽，白熾燈燈絲近似當做黑體帶小孔的空腔2.黑體輻射：黑體向外輻射的電磁波（熱輻射）。黑體輻射：只與溫度有關一般輻射：與溫度、材料、表面狀況有關差別大

它可能反映了某種具有普遍意義的客觀規(guī)律，人們因此對黑體輻射進行了深入的實驗及理論研究。微思考一座建設中的樓房還沒安裝窗子,室內已經粉刷,如果從遠處看窗內,你會發(fā)現(xiàn)什么?為什么?提示:從遠處觀察,會發(fā)現(xiàn)窗內很暗,這是因為從外界射來的光,經窗口射入室內,大部分光要在室內經過多次反射,才可能有機會射出窗口,在多次反射的過程中,大部分光被吸收掉,再從窗口射出的光是很少的。二.黑體輻射的實驗規(guī)律利用分光技術和熱電偶等設備，可以測出黑體輻射電磁波的強度按波長分布的情況。1.黑體輻射的實驗規(guī)律：隨著溫度的升高：①各種波長的輻射強度都增加；②輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。2.黑體輻射的解釋：德國物理學家維恩：在1896年，維恩公式在短波區(qū)與實驗非常接近，在長波區(qū)則與實驗偏離較大；英國物理學家瑞利：在1900年，瑞利公式在長波區(qū)與實驗基本一致，但在短波區(qū)與實驗嚴重不符，甚至會引起“紫外災難”。德國物理學家普朗克：1900年10月，普朗克公式與實驗吻合得非常完美。二.黑體輻射的實驗規(guī)律三、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)普朗克能量子假設1.輻射物體中包含大量振動著的帶電微粒，它們的能量是某一最小能量的整數(shù)倍：E＝nε，n＝1，2，…；2.ε叫能量子，簡稱量子，n為量子數(shù)，它只取正整數(shù)——能量量子化；3.黑體中振動的分子、原子可看作諧振子（振動的微粒），諧振子只能一份一份按不連續(xù)方式輻射或吸收能量；4.對于頻率為ν的諧振子（其輻射的電磁波頻率也為ν），最小能量為：ε＝hν。h＝6.626×10－34J·s——普朗克常量能量經典量子普朗克能量子理論成功解釋黑體輻射黑體輻射公式1900年10月19日，普朗克在德國物理學會會議上提出一個黑體輻射公式。Planck拋棄了經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，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)的方式進行的新觀點。這不僅成功地解決了熱輻射中的難題，而且開創(chuàng)物理學研究新局面，標志著人類對自然規(guī)律的認識已經從宏觀領域進入微觀領域，為量子力學的誕生奠定了基礎。1918年他榮獲諾貝爾物理學獎。死后他的墓碑上只刻著他的姓名和h＝6.626×10－34J·s。年輕的愛因斯坦認識到了普朗克能量子假設的意義，他把能量子假設進行了推廣，認為電磁場本身就是不連續(xù)的。也就是說，光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為v的光的能量子為hv，h為普朗克常量。這些能量子后來被叫作光子(photon)。能量量子化——物理學的新紀元跨出了真正說明物質世界量子性的第一步牛頓以來物理學最偉大的發(fā)現(xiàn)之一【課堂練習】

【例題1】

(多選)黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示,由圖可知(

)A.隨溫度升高,各種波長的輻射強度都增加B.隨溫度降低,各種波長的輻射強度都增加C.隨溫度升高,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.隨溫度降低,輻射強度的極大值向波長較長的方向移動解析：由題圖可知,隨溫度升高,各種波長的輻射強度都增加,且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動;當溫度降低時,上述變化都將反過來,故A、C、D正確,B錯誤。ACD科學思維

(1)隨著溫度的升高,黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。(2)能量子假說的意義:可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實驗現(xiàn)象。課堂小結1.黑體：物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射。2.黑體輻射：黑