4.1普朗克黑體輻射理論課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性2

新課導(dǎo)入

量子論使人們認(rèn)識(shí)了微觀世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并發(fā)展了一系列對(duì)原子、分子等微觀粒子進(jìn)行有效操控和測(cè)量的技術(shù)。圖為利用掃描隧道顯微鏡將48個(gè)鐵原子排成的“原子圍欄”。那么，人們認(rèn)識(shí)量子規(guī)律的第一步是怎樣邁出的？物理選擇性必修3第四章

原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性

第一節(jié)

普朗克黑體輻射理論學(xué)習(xí)目標(biāo)（看完舉手示意）1．理解黑體和黑體輻射的概念。2．掌握能量子的概念，熟練計(jì)算能量子的方法。學(xué)生自學(xué)閱讀課本（限時(shí)6分鐘）P67-69內(nèi)容1.你找到了哪幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)？2.你認(rèn)為的重點(diǎn)是什么？3.你的疑難點(diǎn)是什么？閱讀過(guò)程中標(biāo)注出書(shū)中的關(guān)鍵字、詞、句、段。一讀、二劃、三找、四梳理、五結(jié)論自學(xué)指導(dǎo)一（限時(shí)2分鐘）1.閱讀課本67頁(yè)黑體與黑體輻射部分①什么是黑體、什么是黑體輻射？輻射電磁波和哪些狀況有關(guān)？2.閱讀課本68頁(yè)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律部分①找到隨著溫度的升高，黑體的各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有哪些變化？②輻射強(qiáng)度的極大值隨著溫度向波長(zhǎng)的那個(gè)方向移動(dòng)？1.①什么是黑體黑體輻射？黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波的能力較強(qiáng)，而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱(chēng)黑體。TT外來(lái)各種波長(zhǎng)的輻射能無(wú)任何反射能全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能發(fā)射各種波長(zhǎng)的熱輻射能不透明體度于某一溫處這種假設(shè)的物體稱(chēng)為黑體不透明體----理想模型實(shí)際不存在不透明材料制成的帶小孔的空腔對(duì)黑體的理解：絕對(duì)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(kāi)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(duì)黑體。黑體看上去不是一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見(jiàn)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(lái)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(yáng)、白熾燈燈絲)也被看作黑體來(lái)處理。輻射電磁波和哪些狀況有關(guān)：輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類(lèi)及表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，因而反映了某種具有普遍意義的客觀規(guī)律。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(lèi)及表面狀況有關(guān)既吸收，又反射，其能力與材料的種類(lèi)及入射光波長(zhǎng)等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射總結(jié)：一般物體輻射與黑體輻射黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律輻射強(qiáng)度:單位時(shí)間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長(zhǎng)的總輻射能，稱(chēng)為輻射強(qiáng)度。黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，如圖所示。

溫度一定時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布有一個(gè)極大值。①找到隨著溫度的升高，黑體的各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有哪些變化？②輻射強(qiáng)度的極大值隨著溫度向波長(zhǎng)的那個(gè)方向移動(dòng)？隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加。輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)⑴短波符合；長(zhǎng)波不符合。⑵長(zhǎng)波符合；短波荒唐----紫外災(zāi)難。德國(guó)物理學(xué)家維恩根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)，在1896年提出了一個(gè)輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)及溫度變化的半經(jīng)驗(yàn)公式，維恩公式，得出曲線。根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)與電磁學(xué)，物理學(xué)家瑞利在1900年也提出了一個(gè)理論公式，后經(jīng)金斯改進(jìn)，合稱(chēng)瑞利-金斯公式，得出曲線。2、黑體輻射兩種經(jīng)典解釋維恩線瑞利-金斯線在紫外線一端，當(dāng)波長(zhǎng)趨于0時(shí)，輻射本領(lǐng)將趨于無(wú)窮大．這種情況被人們稱(chēng)為“紫外災(zāi)難”。3、普朗克對(duì)黑體輻射理論解釋普朗克公式

普朗克找到了一個(gè)數(shù)學(xué)公式，它與實(shí)驗(yàn)吻合得非常完美。維恩公式和瑞利——金斯公式，其實(shí)就是普朗克公式的特殊情況。

普朗克嘗試從電磁學(xué)、力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等物理學(xué)的基本理論出發(fā)，把這個(gè)公式推導(dǎo)出來(lái)。

普朗克最終在1900年底發(fā)現(xiàn)，如果想推導(dǎo)出這個(gè)公式，就必須假定：組成黑體的振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍。自學(xué)指導(dǎo)二（限時(shí)2分鐘）3.閱讀課本69頁(yè)能量子部分①找到能量子指的是什么？②能量子的能量與電磁波的頻率有什么樣的關(guān)系？關(guān)系式如何？各字母表示的含義是什么？常量為多少？③能量的量子化規(guī)律是什么？①找到能量子指的是什么？精講點(diǎn)撥能量子：普朗克做出了這樣的大膽假設(shè)：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍。例如，可能是ε或2ε、3ε……當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(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叫做能量子。②能量子的能量與電磁波的頻率有什么樣的關(guān)系？關(guān)系式如何？各字母表示的含義是什么？常量為多少？③能量的量子化規(guī)律是什么？精講點(diǎn)撥能量子的能量與電磁波的頻率成正比，，v是電磁波的頻率，h是一個(gè)常量，后被稱(chēng)為普朗克常量能量值是連續(xù)的；而普朗克的假設(shè)則認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或說(shuō)微觀粒子的能量是分立的。思維導(dǎo)圖『判一判』(1)只有高溫的物體才會(huì)熱輻射。 (

)(2)熱輻射的輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨溫度的變化而有所不同。 (

)(3)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。 (

)(4)能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比。 (

)×

√

√

√

(5)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng)。 (

)(6)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān)。 (

)(7