4.1 普朗克黑体辐射理论（解析版）-2024年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第三册）.pdf

4.1普朗克黑体辐射理论

知识点一、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．

(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．

2．一般物体与黑体的比较

热辐射特点吸收、反射特点

一般辐射电磁波的情况与温度、材料的种既吸收又反射，其能力与材料的种类

物体类及表面状况有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射

黑体的温度有关

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

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，如图所示．

知识点二：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

－34

普朗克常量．h＝6.62607015×10J·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．

1．普朗克的量子化假设

(1)能量子

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，例如可能是ε或2ε、3ε……当带电

微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的．这个不可再分的

最小能量值ε叫作能量子．

(2)能量子表达式：ε＝hν

－34

ν是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝610J·s.

(3)能量的量子化

在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．

2．对能量量子化的理解

(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不

符合这些能量的任何一个中间状态．

(2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必

考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．

[例题1]（2022秋•红旗区校级期末）下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是（）

A．只有一部分物体辐射电磁波

B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关

C．黑体不可以向外辐射电磁波

D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

【解答】解：

A.一切物体都在辐射电磁波，故A错误；

B.实际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，是理想化模型，故B错误；

C.黑体可以向外辐射电磁波，故C错误；

D.能100%吸收入射到其表面的各种波长的电磁波，这样的物体称为黑体，故D正确。

故选：D。

[例题2]能正确解释黑体辐射实验规律的是（）

A．能量的连续经典理论

B．普朗克提出的能量量子化理论

C．牛顿提出的微粒说

D．惠更斯提出的波动说

【解答】解：黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释；根据黑体辐射的实验规律，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，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，故B正确，ACD错误；

故选：B。

[例题3]已知某单色光的波长为λ，在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则该电磁波辐射的

能量子的值为（）

ℎℎℎ

A