1 普朗克黑体辐射理论 定位·学习目标 1.阅读教材,知道黑体、黑体辐射、能量子的概念,形成物理观念。 2.通过对比经典能量观和微观能量子的特点,体会量子化物理模型的建立过程,培养科学思维和科学探究精神。 3.通过学习普朗克对黑体辐射的研究过程,体会科学探究的艰辛以及对社会发展的推动力,培养科学态度与责任。 知识点一 黑体与黑体辐射 探究新知 1.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)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。 (3)与一般辐射的区别。 ①一般辐射:除了与温度有关,还与材料的种类及表面状况有关。 ②黑体辐射:只与温度有关。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)黑体一定是一个黑色的物体。( × ) (2)射入黑体的电磁波不可能反射。( √ ) (3)黑体不可能向外辐射电磁波。( × ) (4)一般材料的物体的辐射情况只与温度有关。( × ) 知识点二 黑体辐射的实验规律 探究新知 1.黑体实验规律 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。 2.维恩和瑞利的理论公式 (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。 3.普朗克的黑体辐射公式 (1)普朗克从电磁学、力学、统计物理学等物理学的基本理论出发推导出了公式。 (2)普朗克的黑体辐射公式与实验吻合得非常好。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)黑体辐射中,随着温度的升高,波长短的电磁波的辐射强度才会增加。( × ) (2)随着温度的升高,黑体辐射强度的最大值向频率小的方向移动。( × ) (3)维恩和瑞利提出的黑体辐射强度的理论公式分别只能解释部分实验现象。( √ ) (4)普朗克得出的黑体辐射公式部分解决了实验现象问题。( × ) 知识点三 能量子 探究新知 1.背景:普朗克在1900年发现,如果要推导出黑体辐射公式,必须把组成黑体的振动着的带电微粒的能量看作是某一最小能量值ε的整数倍。 2.定义 把不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 3.表达式 ε=hν,其中ν是带电微粒的振动频率,h称为普朗克常量,其值为h=6.626 070 15×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。 4.能量的量子化 普朗克认为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。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)普朗克是在研究微观粒子运动规律的过程中提出了能量子概念的。( × ) (2)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。( √ ) (3)能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比。( √ ) 要点一 对黑体和黑体辐射的理解 情境探究 很多地方用红外热像仪监测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可获取他的体温。你知道为什么吗 答案:根据热辐射规律可知,人的体温的高低,直接决定了人辐射的红外线的频率和强度。因此通过监测被测者辐射的红外线的情况就能知道这个人的体温。 要点归纳 1.对黑体的理解 (1)黑体是一个理想化的物理模型,绝对的黑体实际上是不存在的。 (2)黑体看上去不一定是黑的,有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射,看起来还会很明亮。 2.一般物体与黑体的辐射比较 项目 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 对电磁波既吸收又反射 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 完全吸收各种入射的电磁波,不反射 3.黑体辐射的实验规律 (1)黑体辐射实验规律的图像。 (2)观察图像得到黑体辐射的规律。 ... ...
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