导学案：4.1 普朗克黑体辐射理论（解析版）.docxVIP

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第1节普朗克黑体辐射理论

【知识梳理与方法突破】

1.黑体的理解

（1）黑体是一个理想化的物理模型，绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。

（2）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。

2.一般物体与黑体的比较

项目

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

完全吸收各种入射的电磁波，不反射

3.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，各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

（3）普朗克能量量子化假设对黑体辐射的解释：

在能量量子化假设的基础上，普朗克得出了黑体辐射的强度按照波长分布的公式，根据公式得出的理论结果与实验结果完全相符。

4.能量子的理解

（1）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）微观世界中的物理系统，如原子、分子和离子等，其能量正如普朗克所假设的那样，只能取某些特定的值，即能量是量子化的。

5.能量量子化假说的意义

普朗克的量子化假设把人类对微观世界的认识推到了一个新的高度，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。普朗克常量h是自然界中最基本的常量之一，它展现了微观世界的基本特征，架起了电磁波的波动性与粒子性的桥梁。

【例】黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（???????）

A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加

B．随着温度降低，各种波长的辐射强度都有所增加

C．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

【答案】AD

【详解】AB．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，故A正确，B错误；

C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C错误；

D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，故D正确。故选AD。

【针对训练】1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（???????）

A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的

B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”

C．能量子假说中的能量子的能量，为辐射的频率，为普朗克常量

D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的

【答案】ABC

【详解】AD．能量子假说认为，物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，故A项符合题意，D项不符合题意；

BC．能量子假说认为，物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份能量单位，称为“能量子”，能量子的能量，为辐射的频率，为普朗克常量，故BC两项正确。

【对点检测】1．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(??????????)

A．温度 B．材料 C．表面状况 D．以上都正确

【答案】A

【详解】一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但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，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故A正确，BCD错误。故选A。

2．下列说法正确的是（???????）

A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关

B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体看上去一定是黑的

C．在黑体辐射的实验规律图中，一定温度下，黑体辐射强度有一个极大值

D．在黑体辐射的实验规律图中，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动

【答案】C

【详解】A．一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况等因素有关，故A错误；

B．黑体可以完全吸收电磁波而不发生反射，同时自身可以有较强的辐射，所以看上去不一定是黑的，故B错误；

C．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度有一个极大值，故C正确；

D．根据黑体辐射实验规律可知，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，故D错误。

故选C。

3．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（??????