优质教案：4.1普朗克黑体辐射理论（解析版）.docxVIP

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第四章原子结构与波粒二象性

第一节普朗克黑体辐射理论

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

了解黑体辐射以及实验结论，知道能量量子化的内涵

科学思维

对比经典能量观和微观能量子的特点，体会量子化物理模型的建立过程

科学探究

通过观察热辐射的强度波长的关系图培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法

科学态度

与责任

了解能量子概念的提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想，体会量子论的建立深化了人们对物质世界的认识

[基础知识深层理解提高]

知识点一：黑体与黑体辐射

（一）黑体与黑体辐射

1．黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．

2．黑体辐射

(1)定义：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射．

(2)黑体辐射特点：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．

（二）黑体辐射的实验规律

1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加．

2．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

知识点二：能量子

1900年底，德国物理学家普朗克提出了一个大胆的假说，这个假说中它保留了前人的一部分观点，仍然认为电磁波是由于带电粒子做简谐运动发出。但普朗克提出：带电粒子辐射或吸收能量时是不连续的，只能一份一份地进行，或者说这些能量只能是某个最小能量值的整数倍，例如，可能是可能是ε或2ε、3ε…这个不可再分的最小能量值叫做能量子，这就是能量子假说。（和我们学习电荷数类似：只能是元电荷的整数倍）

1．定义：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，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．

2．表达式：ε＝hν.其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为普朗克常量．h＝6.62607015×10－34J·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

[典型例题、易错易混点剖析]

易错易混点1对黑体辐射、能量子的理解

易错易混点辨析: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有关，与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。

温馨提醒：①热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时热辐射弱，温度高时热辐射强；②黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在；③黑体看上去不一定是黑的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。

例题1.关于热辐射，下列叙述中正确的是()

一切物体都在辐射电磁波

任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关

黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关是因为能量量子化

黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

解析：选D,根据热辐射定义可知A对。根据热辐射和黑体辐射的特点可知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B错。C对。根据黑体定义知D对。

例题2.下列说法正确的是（）

A．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，与材料的种类及表面状况无关

B．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波

C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强

D．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物

解析：选A，A．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，与材料的种类及表面状况无关，故A正确；

B．热的物体和冷的物体都会向外辐射电磁波，故B错误；

C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力比较强，但不是最强的，穿透能力最强的电磁波是γ射线，故C错误；

D．微波并没有很强的热效应，微波炉加热食物利用的不是微波的热效应，而是利用微波可以传递能量的特点，故D错误。

故选A。

易错易混点2能量子的有关问题

易错易混点辨析：(1)对能量子的理解：物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，只能是hν的整数倍。

（2）能量子假说的意义：解决了“紫外灾难”的问题，破除了“能量连续变化”的传统观念。

（3）观念的变化

普朗克对微观带电微粒能量取值的假设和宏观世界中我们对能量的认