2024年新教材高中物理第四章原子结构和波粒二象性第1节普朗克黑体辐射理论学案新人教版选择性必修第三册.docxVIP

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第1节普朗克黑体辐射理论

课标解读

课标要求

素养要求

1.了解黑体及黑体辐射的概念。

2.了解黑体辐射的试验规律。

3.知道能量子概念,能说出普朗克提出的能量子假说内容。

4.了解宏观物体和微观粒子的能量改变特点

1.物理观念：知道黑体辐射、能量子，能说明相关现象。

2.科学思维：驾驭黑体辐射的规律并能说明相关现象，提高分析问题、解决问题的实力。

3.科学探究：通过对黑体辐射规律的探究，揭示试验规律，学会与他人合作沟通，培育探究意识，提高试验实力。

4.科学看法与责任：学习科学家执着探究的科学精神、实事求是的科学看法，培育探究科学的爱好。

自主学习·必备学问

教材研习

教材原句

要点一黑体的辐射规律

黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度①有关。随着温度的上升，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。

要点二能量子

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②。例如，可能是ε或2ε、3ε……把这个不行再分的最小能量值ε叫作能量子。

自主思索

①有阅历的炼钢工人，通过视察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的大体温度，这是依据什么道理？

答案：提示黑体辐射与温度有关。

②全部粒子的能量值不是随意的，其大小与带电微粒的振动频率成正比，这种说法对吗？

答案：提示对，粒子的能量肯定是“能量子”的整数倍，由能量子公式ε=hν可知能量与频率成正比。

名师点睛

1.黑体辐射的维恩和瑞利理论说明

（1）建立理论的基础：依据热学和电磁学的学问寻求黑体辐射的理论说明。

（2）维恩公式：在短波区与试验特别接近，在长波区则与试验偏离较大。

（3）瑞利公式：在长波区与试验基本一样，但在短波区与试验严峻不符，由瑞利公式得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”。

2.能量子的理解

（1）能量子公式：ε=hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h=6.626×10

（2）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。

互动探究·关键实力

见学用161页

探究点一黑体及黑体的辐射规律

情境探究

1.黑体辐射的强度按波长分布如下图所示。

（1）当温度从1100?K上升到1700?K时，各种波长的辐射强度怎么改变？辐射强度极大值对应的波长如何

（2）你认为现实生活中存在志向的黑体吗？

答案：（1）提示由图可知，当温度上升时，各种波长的辐射强度变强。辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

（2）提示现实生活中不存在志向的黑体，实际的物体都能辐射电磁波，也都能汲取和反射电磁波，肯定黑体不存在，是一种志向化模型。

探究归纳

1.黑体的理解

（1）黑体是一个志向化的物理模型，肯定的黑体事实上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，假如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汲取，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个肯定黑体。

（2）黑体看上去不肯定是黑的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很光明。

2.一般物体与黑体的比较

项目

热辐射特点

汲取、反射特点

一般物体

辐射电磁波的状况与温度、材料的种类及表面状况有关

既汲取又反射，其实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

完全汲取各种入射的电磁波，不反射

3.黑体辐射的试验规律

（1）温度肯定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。

（2）随着温度的上升，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说明：

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依据波长分布的公式，依据公式得出的理论结果与试验结果完全相符。如图所示，曲线是依据普朗克公式得出黑体辐射强度依据波长分布的函数图像，小圆圈代表黑体辐射的试验值。从图像看出，两者吻合的特别完备。

探究应用

例关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是()

A.黑体是真实存在的

B.普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与试验符合得特别好，并由此开创了物理学的新纪元

C.随着温度上升黑体辐射的各波长的强度有些会增加，有些会减弱

D.黑体辐射无任何试验依据

答案：B

解析：黑体并不是真实存在的，A项错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与试验符合得特别好，并由此开创了物理学的新纪元，故B项正确；随着温度的上升，各种波长的辐射强度都有增加，故C项错误；黑体辐射是有试验依据的，故D项错误。

解题感悟

黑体的理解要点

（1）黑体完全汲取电磁波而不反射电磁波，同时其本身也辐射电磁波。

（2）黑体并不肯定是黑的。

（3）黑体辐射的强度