《普朗克黑體輻射理論》學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道什么是熱輻射及熱輻射的特性，了解黑體與黑體輻射(重點(diǎn))2．知道黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，了解黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系(重點(diǎn))3．熟悉能量子的概念，理解能量量子化觀念(難點(diǎn))學(xué)法與考法學(xué)法：①通過了解黑體、黑體輻射的概念，知道黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，領(lǐng)悟以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法；②通過了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象，比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)；③通過了解量子化理論的發(fā)展，領(lǐng)悟科學(xué)突破過程中科學(xué)家的思維方法考法：①考查對黑體、黑體輻射和黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解；②考查對普朗克能量子的理解；③考查能量子的觀點(diǎn)在實(shí)際中的應(yīng)用知識導(dǎo)圖預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)|新知領(lǐng)悟1．黑體與黑體輻射(1)熱輻射．物體在任何溫度下，都會(huì)發(fā)射________，溫度不同，所發(fā)射的電磁波的________、________也不同，這種現(xiàn)象叫作熱輻射．熱輻射與物體的________有關(guān)．(2)黑體．能夠____________入射到其表面的電磁波而不產(chǎn)生________的物體，我們稱之為絕對黑體，簡稱黑體．黑體、黑體輻射與黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律電磁波頻率強(qiáng)度溫度完全吸收反射2．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．黑體輻射電磁波的本領(lǐng)按波長的分布只與黑體的________有關(guān)．①隨著溫度的升高，各種波長的輻射本領(lǐng)都________；②隨著溫度的升高，輻射本領(lǐng)的最大值向波長______的方向移動(dòng)．溫度增加較短(2)維恩公式和瑞利公式．科學(xué)家從理論上解釋黑體輻射的規(guī)律有維恩公式和瑞利公式．①維恩公式：德國物理學(xué)家維恩從________理論出發(fā)，得到的公式只是在__________部分與實(shí)驗(yàn)相符，________部分存在明顯差異．②瑞利公式：英國物理學(xué)家瑞利從經(jīng)典電磁理論出發(fā)，得到的公式在________部分與實(shí)驗(yàn)吻合，______部分偏差較大，尤其在紫外線一端，當(dāng)波長趨于零時(shí)，輻射本領(lǐng)趨于無窮大，人們稱之為“紫外災(zāi)難”．熱力學(xué)短波長波長波短波黑體是指黑顏色的物體嗎？溫度越高，黑體輻射電磁波的強(qiáng)度越大嗎？微思考【答案】黑體看上去不一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看作黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮．黑體輻射強(qiáng)度只和溫度有關(guān)，是因?yàn)楹隗w不反射只吸收電磁波，而且自身還會(huì)發(fā)出電磁波；黑體輻射電磁波強(qiáng)度是和溫度有關(guān)的，一般是溫度越高輻射強(qiáng)度越大．

下列敘述正確的是 (

)A．只有溫度高的物體在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．一般物體輻射電磁波的情況只與材料有關(guān)D．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)【答案】D【解析】根據(jù)熱輻射定義知A錯(cuò)誤；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)，故B、C錯(cuò)誤，D正確．1．普朗克公式德國物理學(xué)家普朗克對黑體輻射問題進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，推導(dǎo)出了普朗克公式，把它與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符”．能量子2．普朗克設(shè)想(1)黑體的空腔壁是由大量振子組成的，其能量E只能是某一__________________hν的整數(shù)倍，即E＝nhν(n＝1,2,3，…)，式中ν為振子的頻率，h是一個(gè)常量，h＝__________________.(2)最小能量hν叫作__________．在微觀世界中能量_________變化，只能取_________，這種現(xiàn)象叫作能量的__________．最小能量值6.63×10－34J·s能量子不連續(xù)分立值量子化3．意義普朗克能量子假設(shè)，使人類對___________的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識，對現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了_________的影響．微觀世界革命性為了得出與實(shí)驗(yàn)相符的黑體輻射公式，普朗克提出了什么樣的觀點(diǎn)？微思考【答案】普朗克認(rèn)為，帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也只能是輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍． (多選)對于帶電微粒的輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法正確的是 (

)A．以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B．輻射或吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．輻射和吸收的能量是量子化的D．輻射的能量是量子化的，吸收的能量是連續(xù)的【答案】ABC【解析】帶電微粒的輻射和吸收能量時(shí)是以最小能量值——能量子ε的整數(shù)倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的．故A、B、C正確，D錯(cuò)誤.多維課堂|

素養(yǎng)初培如圖甲所示，某教師坐在火爐旁看書，如圖乙所示，把鐵塊投在火爐中不斷加熱．對黑體與黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解問題(1)在火爐旁邊看書的人有什么感覺？為什么？(2)投在火爐中的鐵塊不斷加熱的過程中，顏色有什么變化？為什么？(3)有能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體嗎？【答案】(1)很暖和，因?yàn)榛馉t中的火有熱輻射．(2)鐵塊在隨溫度升高時(shí)從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色．因?yàn)闊彷椛渑c溫度有關(guān)，溫度越高，熱輻射中較短波長的成分就越強(qiáng)．(3)有，這就是理想的模型——絕對黑體．1．對黑體的理解絕對的黑體實(shí)際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替．如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個(gè)小孔就成了一個(gè)絕對黑體．2．一般物體與黑體的比較比較熱輻射特點(diǎn)吸收、反射特點(diǎn)一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射3.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)溫度一定時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度隨波長的分布有一個(gè)極大值．(2)隨著溫度的升高：①各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；②輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)．如圖所示．素養(yǎng)點(diǎn)評：通過對黑體與黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律探究，培養(yǎng)“物理觀念”和“科學(xué)思維”的核心素養(yǎng)．對黑體與黑體輻射的理解精練1關(guān)于對黑體的認(rèn)識，下列說法正確的是 (

)A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D．如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體【答案】C【解析】黑體自身輻射電磁波，不一定是黑的，A錯(cuò)誤．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確．小孔只吸收電磁波，不反射電磁波，因此小孔成了一個(gè)黑體，而不是空腔，D錯(cuò)誤．變式1

(多選)下列敘述正確的是 (

)A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波【答案】ACD【解析】根據(jù)熱輻射的定義，A正確；因?yàn)橐话阄矬w輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)黑體的定義知D正確．對黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解A．向外輻射同一波長的電磁波的輻射強(qiáng)度相同B．輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動(dòng)C．向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而減小D．向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的【答案】BD【解析】從圖中可以看出，溫度越高，向外輻射同一波長的電磁波的輻射強(qiáng)度越大，故A錯(cuò)誤；從圖中可以看出，輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動(dòng)，故B正確；從圖中可以看出，向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而增強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；從圖中可以看出，黑體可以輻射出任何頻率的電磁波，故向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的，故D正確．【答案】ACD【解析】本題考查的是讀圖的能力，由圖可得出波長與輻射強(qiáng)度及溫度之間的關(guān)系．黑體輻射的強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強(qiáng)度越大，故A正確，B錯(cuò)誤；隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動(dòng)，故C、D正確．1．熱輻射不一定要高溫，任何溫度的物體都發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)．2．黑體是一個(gè)理想化的物理模型，實(shí)際不存在．3．黑體看上去不是一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看作黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮，例如：煉鋼爐口上的小孔．一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被看作黑體來處理．對能量子的理解問題(1)如圖甲所示，小轎車在高速公路上能量是連續(xù)變化的嗎？宏觀世界中的能量也是這樣變化的嗎？(2)微觀粒子的能量能連續(xù)變化嗎？它是怎樣變化的？(3)圖乙所示中紅紅的山楂可以比作“量子化”嗎？【答案】(1)小轎車在高速公路上能量是連續(xù)變化，宏觀世界中能量可以是任意值，是連續(xù)變化．(2)微觀粒子的能量是不連續(xù)的，微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍．(3)圖乙所示中紅紅的山楂是一個(gè)一個(gè)的，可以比作“量子化”．1．概念：普朗克認(rèn)為，帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也只能是輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，即：ε，1ε，2ε，3ε，...，nε(n為正整數(shù)，稱為量子數(shù))．也就是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的，這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子．能量子大小：對于頻率為ν的諧振子最小能量為ε＝hν，h是普朗克常量(h＝6.626×10－34J·s)．一般取h＝6.63×10－34J·s.2．能量的量子化：在微觀世界里，能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化．意義：可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．3．能量量子化的理解：(1)物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)．(2)在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)我們可以認(rèn)為：物體的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時(shí)必須考慮能量量子化．(3)能量子的能量ε＝hν，其中，h是普朗克恒量，ν