第1节　普朗克黑体辐射理论 教学设计.docVIP

第1节普朗克黑体辐射理论

[学习目标]

1．知道黑体、热辐射和黑体辐射的概念。

2．了解黑体辐射的实验规律。

3．了解普朗克提出的量子假说及能量子的概念。

知识点1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

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。一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

知识点2黑体辐射的实验规律

1．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。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

2．维恩和瑞利的理论解释

(1)维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大。

(2)瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符。

[判一判]

1．(1)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。()

(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关，也与材料的种类及表面状况有关。()

(3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。()

提示：(1)√(2)×(3)√

知识点3能量子

1．普朗克的假设

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．能量子公式

ε＝hν，其中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称为普朗克常量。h＝6.626__070__15×10－34J·s。(一般取h＝6.63×10－34J·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。

[判一判]

2．(1)普朗克有关能量子的假说认为微观粒子的能量是分立的。()

(2)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：(1)√(2)√

1．(黑体)所谓黑体是指能全部吸收入射的电磁波的物体。显然，自然界不存在真正的黑体，但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体。如图所示，用不透明的材料制成的带小孔的空腔，可近似地看作黑体。这是利用了()

A．控制变量法 B．比值法

C．类比法 D．理想化方法

解析：选D。黑体实际上是一种物理模型，把实际物体近似看作黑体，用到的是理想化方法，D正确。

2．(黑体辐射)(多选)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是()

A．微波是指波长在10－3m到10m之间的电磁波

B．微波和声波一样都只能在介质中传播

C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射

D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

解析：选ACD。微波是一种电磁波，波长在10－3m到10m之间，传播不需要介质，A正确，B错误；由于分子和原子的热运动引起一切物体不断向外辐射电磁波，又叫热辐射，C正确；能量子假说是普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出的，D正确。

3．(黑体与黑体辐射)(多选)下列说法正确的是()

A．只有高温物体才辐射电磁波

B．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关

C．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

D．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波

解析：选CD。自然界的任何物体都向外辐射电磁波，温度越高，辐射电磁波的本领越强，故A错误；一般材料的物体辐射电磁波的情况与温度、表面情况、材料都有关，黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，故B错误；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，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故C正确；能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫作黑体，故D正确。

4．(能量子)(2022·浙江宁波高二期末)1900年，德国物理学家普朗克在研究黑体辐射的规律时，发现只有假定电磁波发射和吸收的能量是一份一份的，计算结果才能和实验结果相符，每一份能量与电磁波的频率成正比，比例系数就是普朗克常量h，下列关于普朗克常量单位的表示正确的是()

A．J/s B．kg·m2/s

C．kg·m/s2 D．eV

解析：选B。由光子能量E＝hv＝heq\f(1,T)，得h＝ET，则普朗克常量单位为1J·s＝1N·m·s＝1kg·m·s－2·m·s＝1kg·m2/s，B正确。

探究一黑体与黑体辐射

1．对黑体的理解

(1)黑体是一个理想化的物理模型。

(2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成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