4.1普朗克黑体辐射理论 学案(含答案)-2021年高中物理人教版(新教材)选择性必修第三册
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1、第第 1 节节 普朗克黑体辐射理论普朗克黑体辐射理论 核心 素养 物理观念 科学思维 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念。 2.掌握黑体辐射的实验规律。 3.知道普朗克提出的能量子理论。 体会感受科学家在面对 科学疑难时的创新精神。 知识点一 黑体与黑体辐射 观图助学 任何物体都能辐射电磁波,辐射与温度有关,这在电磁波谱的知识中我们已经知 道了。你知道辐射和颜色的关系吗?将铁块投在火炉中,铁块的颜色会随着温度 的升高发生变化,都有哪些变化呢? 答案 随着温度的升高,铁块的颜色依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色 1.热辐射:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关。 2.黑体:指
2、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。 3.一般材料物体的辐射规律: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。 4.黑体辐射的实验规律: 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,如图所示。 黑体辐射的实验规律 (1)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加。 (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。 思考判断 (1)只有高温物体才能辐射电磁波。() (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。() (3)温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。 () 知识点二 能量子 1.定义:振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值
3、的整数倍。例如,可 能是 或 2、3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 叫作能量子。 2.公式:h,其中 是电磁波的频率,h 是一个常数,称为普朗克常量,其值 为 h6.62610 34 J s,通常取 h6.631034 J 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。 思考判断 (1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。() (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。() “辐射”是指物体本身向外放出电磁波。 除光源外,我们看到的物体的颜色均是反射光的颜色
4、。 黑体是一种理想模型, 绝对的黑体实际上是不存在的, 但可以用某装置近似代替。 辐射强度是物体单位时间单位面积上辐射的电磁波的能量。 维恩和瑞利的理论分别符合黑体辐射的短波和长波部分,说明两种理论有一定的 正确性,但又各有局限,都不能完美解释黑体辐射现象。 普朗克为了得出与实验相符的黑体辐射公式,做了多种尝试后才提出了能量子假 设,然后根据能量子假设提出了与实验相吻合的黑体辐射的强度按波长分布的公 式。普朗克大胆地破除了“能量连续变化”的传统观念,揭示了微观粒子的能量 是分立的,成为物理学新思想的奠基者之一。 量子化的核心思想是“不连续性变化”。 核心要点 对黑体及黑体辐射的理解 观察探究
5、如图所示是黑体辐射的实验规律图线。请思考: (1)通过分析图像你会看出辐射强度随波长怎样变化? (2)量子说能很好地解释黑体辐射的实验规律吗? 答案 (1)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,辐射强度的极大值 向着波长较短的方向移动。 (2)能。 探究归纳 1.一般物体与黑体的比较 热辐射特点 吸收、反射特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温 度、材料的种类及表面状 况有关 既吸收又反射,其能力与 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 完全吸收各种入射电磁 波,不反射 2.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
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