高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册普朗克黑体辐射理论教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册普朗克黑体辐射理论教学课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了学习目标，教学内容，重点难点，热辐射，黑体与黑体辐射，探究新知典例分析，普朗克的解释，探究新知能量子，普朗克能量子假说，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
课堂导入——思考与讨论
量子论使人们认识了微观世界的运动规律，并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。图为利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”。那么，人们认识量子规律的第一步是怎样迈出的？
探究新知——黑体与黑体辐射
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家威廉·汤姆孙勋爵作了展望新世纪的发言：
科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云”
1.概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橘红到黄白色。
一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
2.特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。
注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。
3.热辐射的主要成分：室温时，主要是波长较长的电磁波；高温时，主要是波长较短的电磁波。
低温物体发出的是红外光；炽热物体发出的是可见光；高温物体发出的是紫外光。
物体除了辐射电磁波外，还会吸收、反射外界射来的电磁波。
热辐射的辐射强度与温度、物体种类及其表面情况有关，太复杂了！ 怎么去研究热辐射的客观规律呢？
实际物体热辐射的复杂性
1. 黑体：如果一个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。
（1）黑体是个理想化的模型。
（2）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，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。
太阳，白炽灯灯丝近似当做黑体
【例1】对黑体的认识，下列说法正确的是A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关，还与材料的种 类及其表面状况有关D.黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体
【解析】黑体吸收电磁波而不发生反射，黑体自身向外辐射电磁波，不一定是黑色的，A、B错误；任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，黑体是一种理想化模型，D正确；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，与材料的种类及其表面状况无关，C错误。
探究新知——黑体辐射的实验规律
1.辐射强度按波长分布与温度的关系：
特点：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加；②绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。
2. 经典物理学所遇到的困难：
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。
普朗克找到了一个数学公式，它与实验吻合得非常完美。
维恩公式和瑞利——金斯公式，其实就是普朗克公式的特殊情况。
【例2】(2024·无锡市高二检测)四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是A.在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大B.随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的 方向移动C.随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长 的辐射强度减小D.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关
【解析】根据图像可知，在同一温度下，随波长的增大，辐射强度先增大后减小，并不是波长越短的电磁波辐射强度越大，故A错误；根据图像可知，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误；根据图像可知，随着温度升高，各种波长的辐射强度均增大，故C错误；黑体只能够发生热辐射，不能够发生热反射，可知，黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关，故D正确。
3.谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；
h = 6.62610 ─34 J·s —— 普朗克常量
能量量子化 ─ 物理学的新纪元
牛顿以来物理学最伟大的发现之一
跨出了真正说明物质世界量子性的第一步
普朗克一战封神------超越牛顿的发现
【例3】(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C.能量子与电磁波的频率成正比D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
【解析】由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；能量子ε=hν，与电磁波的频率ν成正比，C正确；在宏观世界里一般观测不到能量量子化效应，可认为能量是连续的，并不矛盾，D错误。
【例4】(来自教材改编)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10-34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收的最小功率是A.2.3×10-18 WB.3.8×10-19 WC.7.0×10-10 WD.1.2×10-18 W
黑体辐射：不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波
黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体
振动的带电微粒，它们的能量是某一最小能量 ε 的整数倍， ε = hν能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量