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1普朗克黑体辐射理论
[学习目标]1.了解黑体和黑体辐射的概念,了解黑体辐射的实验规律(重点)。2.了解能量子
的概念,了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点(难点)。
一、黑体与黑体辐射
一座建设中的楼房还没有安装窗子,尽管室内已经粉刷,如果从远处观察,把窗内的亮度与
楼房外墙的亮度相比,你会发现什么?为什么?
答案会发现窗内亮度比楼房外墙暗。原因是射入窗口的光线在室内墙面会发生多次反射和
吸收,大部分光线被吸收掉,最后从窗口射出的光线变少。
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。
1.实际中存在绝对黑体吗?黑体看上去一定是黑色的吗?
答案绝对黑体是一种理想化模型,实际中并不存在,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,如炼钢炉口上的小孔。
2.一般物体和黑体辐射电磁波有什么区别?
答案一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关,还与材料的种类及表面状况有关,而黑
体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
例1(多选)(2022酒泉市高二期·中)关于对黑体的认识,下列说法正确的是()
A.黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,看上去是黑的
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关,与材料的种类及表面状况无关
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关
D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸
收,最终不能从小孔射出,这个空腔就成了一个黑体
答案BD
解析黑体能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射,并且不会有任何的反射与透射,这样
的物体称为黑体,但不一定黑色的,故A错误。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温
度有关,与材料种类及表面状况无关,故C错误,B正确。如果在一个空腔壁上开一个很小
的孔,射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收,最终不能从空腔射出,就相当于
吸收了所有电磁波,因此空腔成了一个黑体,故D正确。
二、黑体辐射的实验规律
如图所示为黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况,从图中可以看出。
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。
3.温度一定时,黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
例2(2022·南通市高二期中)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔,小孔可看作黑体,由
小孔的热辐射特性,就可以确定炉内的温度。如图所示,就是黑体的辐射强度与其辐射光波
长的关系图像,则下列说法正确的是()
A.T<T
12
B.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大
C.随着温度的升高,黑体的辐射强度都有所降低
D.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短方向移动
答案D
解析不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的,温度越高,向外辐射的能量
中,波长小的波越多,所以TT,故A错误;由图像可知,同一温度下,辐射强度最大的
12
电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间,故B错误;由图像
可知,黑体的辐射强度随着温度的升高而增大,故C错误;由图像可知,随着温度的升高,
相同波长的光辐射强度都会增大,同时最大辐射强度向左侧移动,即向波长较短的方向移动,
故D正确。
三、能量子
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。
在一杯开水中放入一支温度计,开水静置
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