高中物理 4.1 黑体辐射实验规律课堂演练 教科版选修35
2019高考物理一轮复习-选修3-5
选修3-5一、黑体和黑体辐射1.热辐射现象任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。
这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。
①物体在任何温度下都会辐射能量。
②物体既会辐射能量，也会吸收能量。
物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大，则它吸收该频率范围内电磁波能力也越大。
辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。
此时温度恒定不变。
实验表明：物体辐射能多少决定于物体的温度、辐射的波长、时间的长短和发射的面积。
2.黑体物体具有向四周辐射能量的本领，又有吸收外界辐射的能量的本领。
黑体是指在任何温度下，吸收任何波长的全部辐射的物体。
3.实验规律：①随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动二、光电效应1.光电效应光电效应的实验规律：①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。
③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。
2.光子说光子论：爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。
即：νεh =. 其中ν是电磁波的频率，h 为普朗克恒量：h =6.63×10－34s J ⋅3.光子论对光电效应的解释金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。
4.光电效应方程：0W h E k -=νE k 是光电子的最大初动能，当E k =0 时，νc 为极限频率，νc =hW 0. 三、光谱光谱分析：一种元素，在高温下发出一些特点波长的光，在低温下，也吸收这些波长的光，所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线，用来进行光谱分析。
高三物理一轮二轮复习选修3-5课时作业(含答案)
波粒二象性练习题1．（多选）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动2．关于光电效应，下列说法正确的是（）A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多3．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是（）A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D．若改用红光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加4．用绿光照射光电管，产生了光电效应，欲使光电子逸出时的最大初动能增大，下列作法可取的是（）A．改用红光照射 B．增大绿光的强度C．改用紫光照射 D．增大光电管上的加速电压5．一束绿光照射某金属发生了光电效应，下列说法中正确的是（）A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增大B．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增大C．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加D．若改用红光照射，则一定没有光电子逸出6．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。
则可判断出（）A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能7．如图所示，分别用功率相同的甲光和乙光照射相同的光电管阴极，甲光的频率为ν1，乙光的频率为ν2，ν1＜ν2，产生的光电流I随阳极与阴极间所加电压U的变化规律正确的是（）A． B．C． D．8．（多选）用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA．移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0，则（）A．遏止电压为1.8VB．电键S断开后，有电流流过电流表GC．光电子的最大初动能为0.7eVD．当电压为0.7 V时，没有光电子逸出9．（多选）图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是（）A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定C．只要增大电压，光电流就会一直增大D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应10．（多选）研究光电效应的电路图如图所示，以下说法正确的是（）A．光电效应现象说明了光具有粒子性B．若用红光照射时电流表示数不为零，则在其它条件不变的情况下，换用蓝光照射时电流表示数也一定不为零C．在光照条件一定的情况下，当阳极A和阴极K之间所加的电压为零时，电流表的示数也一定为零D．在光照条件一定的情况下，向右滑动变阻器的滑片，则电流表的示数一定随之增大11．（多选）用同一实验装置甲研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A、C两束光照射时对应的遏止电压相同，均为U c1，根据你所学的相关理论下列论述正确的是（）A．三个光束的频率都大于阴极金属板的极限频率B．B光束光子的动量最大C．三个光束中B光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多D．三个光束中A光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多E．若B光是氢原子由第2能级向基态跃迁时产生的，则C光可能是氢原子由更高能级跃迁到基态产生的12．（多选）在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出（）A．该金属的极限频率和极限波长 B．普朗克常量C．该金属的逸出功 D．单位时间内逸出的光电子数13．（多选）如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0. 5）．由图可知（）A．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eV14.（多选）如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，由图象可知（）A．图线的斜率表示普朗克常量hB．该金属的逸出功等于EC．该金属的逸出功等于hν0D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2EE．入射光的频率为v02时，产生的光电子的最大初动能为E215．（多选）在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和﹣b，电子电荷量的绝对值为e，则（）A．普朗克常量可表示为keB．若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b 改变C．所用材料的逸出功可表示为ebD．b由入射光决定，与所用材料无关16．（多选）用同一频率的光照射到甲、乙两种不同的金属上，它们释放的具有最大初动能的光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比为R甲：R乙=3：1，则下列说法中正确的是（）A．两种金属的逸出功之比为3：1B．两种光电子的速度大小之比为3：1C．两种金属的逸出功之比为1：3D．两种光电子的动量大小之比为3：117．（多选）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v0，则（）A．当入射光的频率v大于v0时，若v增大，则逸出功增大B．当用频率为2v0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hv0C．当用频率为2v0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子D．当入射光的频率v大于v0时，若v增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍18．某金属用频率为ν1的光照射时产生的光电子的最大初动能是用频率为ν2的光照射时产生的光电子的最大初动能的2倍，则该金属的逸出功W=．19．如图1所示是使用光电管的原理图，当频率为v的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。
《第四章 1 普朗克黑体辐射理论》学历案-高中物理人教版19选择性必修第三册
《普朗克黑体辐射理论》学历案（第一课时）一、学习主题本学习主题为《普朗克黑体辐射理论》。
普朗克是物理学中的一颗璀璨之星，其黑体辐射理论在物理历史上有着重要的地位。
学习此主题旨在使学生了解并掌握普朗克黑体辐射理论的基本概念、原理及其在物理学中的应用，为后续的物理学习打下坚实的基础。
二、学习目标1. 知识与理解：掌握黑体辐射的基本概念，理解普朗克黑体辐射理论的提出背景及主要内容。
2. 过程与方法：通过实验观察和数据分析，了解黑体辐射的规律，培养观察、分析和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观：培养学生对物理学的好奇心和探索精神，增强学生的科学素养和创新能力。
三、评价任务1. 知识性评价：通过课堂小测验、课堂回答问题等形式，检验学生对黑体辐射及普朗克理论相关知识的掌握情况。
2. 技能性评价：通过实验操作、实验报告等形式，评价学生观察、分析和解决问题的能力。
3. 过程性评价：通过学生的课堂表现、参与度、合作能力等方面，评价学生的学习态度和情感态度。
四、学习过程1. 导入新课：通过回顾前一个课题的内容，引出黑体辐射的概念，并介绍普朗克黑体辐射理论的背景。
2. 新课学习：讲解普朗克黑体辐射理论的基本概念、原理及在物理学中的应用。
通过实验观察和数据分析，让学生了解黑体辐射的规律。
3. 课堂互动：组织学生进行课堂讨论，让学生分享对普朗克黑体辐射理论的理解和看法。
教师根据学生的讨论情况，进行针对性的指导和讲解。
4. 课堂小结：总结本节课的学习内容，强调重点和难点，回答学生的疑问。
五、检测与作业1. 课堂检测：进行课堂小测验，检验学生对普朗克黑体辐射理论相关知识的掌握情况。
2. 作业布置：布置与普朗克黑体辐射理论相关的作业题，包括选择题、填空题和简答题等。
要求学生通过查阅资料、思考和练习等方式，巩固所学知识。
3. 实验报告：要求学生完成实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验数据及分析等内容。
通过实验报告的评价，检验学生的实验能力和分析问题的能力。
4.1普朗克黑体辐射理论-高二物理(人教版2019选择性必修第三册)
4.1普朗克黑体辐射理论一：知识精讲归纳考点一、黑体与黑体辐射1．黑体：某种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(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)黑体辐射特点：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．技巧归纳：(1)黑体是一个理想化的物理模型．(2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成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比较3.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分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示．考点二：能量子1．定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表达式：ε＝hν.其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为普朗克常量．h＝6.626 070 15×10－34 J·s.3．能量的量子化：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．技巧归纳：1．普朗克的量子化假设(1)能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，例如可能是ε或2ε、3ε……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ε叫作能量子．(2)能量子表达式：ε＝hνν是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.62607015×10－34J·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．2．对能量量子化的理解(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．(2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．二：考点题型归纳题型一：黑体与黑体辐射1．（2022春·湖南益阳·高二校联考期末）关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是（）A．温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B．温度升高，辐射强度的极大值向频率较高的方向移动C．黑体既反射电磁波，也向外辐射电磁波D．爱因斯坦最先提出了能量子的概念，很好的解释了黑体辐射2．（2022春·江苏徐州·高二统考期中）关于黑体和黑体辐射，下列说法正确的是（）A．黑体一定是黑色的B．黑体可以反射电磁波C．黑体辐射规律表明，电磁波的能量是不连续的D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的形状有关3．（2021春·浙江绍兴·高二诸暨中学期中）关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A．一切物体只有在吸收电磁波的同时才会辐射电磁波B．黑体在不断的辐射电磁波，且温度越高最强辐射波的波长越长C．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射，因此肉眼看不到黑体D．黑体辐射电磁波的能量是不连续的，而是某个能量值的整数倍题型二：黑体辐射实验规律f v 4．（2023春·陕西榆林·高二校考期中）某气体在1T、2T两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标()表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了1T、2T两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下列说法正确的是（）A．图甲中1T>2T，图乙中1T>2T B．图甲中1T<2T，图乙中1T<2TC．图甲中1T<2T，图乙中1T>2T D．图甲中1T>2T，图乙中1T<2T5．（2023秋·宁夏吴忠·高二吴忠中学校考期末）有关黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系，此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献。
2021-2022高二物理教科版选修3-5导学案：第四章 1 量子概念的诞生 Word版含答案
1量子概念的诞生[目标定位] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的试验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说．一、黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：四周的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布状况随物体的温度而有所不同．2．黑体(1)定义：某种物体能够完全吸取入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是确定黑体，简称黑体．(2)黑体辐射特点：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．想一想在火炉旁边有什么感觉？投入炉中的铁块颜色怎样变化？说明白什么问题？答案在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能量．投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关．二、黑体辐射的试验规律1．随着温度的上升，各种波长的辐射强度都增加．2．随着温度的上升，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动．想一想你认为现实生活中存在抱负的黑体吗？答案现实生活中不存在抱负的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸取和反射红外线(电磁波)，确定黑体不存在，是抱负化的模型．三、能量子1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸取能量时，只能是辐射或吸取某个最小能量值的整数倍，这个不行再分的最小能量值ɛ叫做能量子．2．大小：ɛ＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，数值h＝6.626×10－34__J·s(一般h取6.63×10－34 J·s).一、对黑体辐射规律的理解1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．2．黑体是指只吸取而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，图4－1－1所以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．黑体辐射的试验规律：随着温度的上升，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．如图4－1－1所示．【例1】图4－1－2在试验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图4－1－2所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是()A．T1>T2B．T1<T2C．随着温度的上升，黑体的辐射强度都有所降低D．随着温度的上升，辐射强度的极大值向波长较短方向移动答案AD解析一般材料的物体辐射能的多少打算于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和放射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸取任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．试验表明，随着温度的上升，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A、D.借题发挥随着温度的上升，各种波长的辐射本事都在增加，当黑体温度上升时，辐射本事最大值向短波方向移动，这是黑体辐射的特点，生疏黑体辐射特点是解决问题的关键．针对训练下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射试验规律的是()答案A解析随着温度的上升，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确，B、C、D错误．二、能量子的理解和ε＝hν的应用1．物体在放射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不行能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．2．在宏观尺度内争辩物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在争辩微观粒子时必需考虑能量量子化．3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率．【例2】光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400 nm～700 nm.求400 nm、700 nm 电磁辐射的能量子的值各是多少？答案 4.97×10－19 J 2.84×10－19 J解析依据公式ν＝cλ和ε＝hν可知：400 nm对应的能量子ε1＝hcλ1＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9J＝4.97×10－19 J.700 nm对应的能量子ε2＝hcλ2＝6.63×10－34×3.0×108700×10－9J＝2.84×10－19 J.借题发挥(1)求解本题关键有两点：一是能依据已知条件求得每一个能量子的能量，另外必需明确激光器放射的能量是这些能量子能量的总和．(2)这类习题数量级比较大，留意运算当中提高运算精确率．【例3】对于带电微粒的辐射和吸取能量时的特点，以下说法正确的是()A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸取B．辐射和吸取的能量是某一最小值的整数倍C．吸取的能量可以是连续的D．辐射和吸取的能量是量子化的答案ABD解析带电微粒的辐射和吸取能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸取的，是不连续的．故选项A、B、D正确，C选项错.对黑体辐射规律的理解1．下列叙述正确的是()。
2013-2014高中物理 41 黑体辐射实验规律课堂演练 教科版选修3-5
黑体辐射实验规律1．根据热辐射理论，物体发出光的最大波长λ与物体绝对温度T 的关系满足维恩公式T λ＝2.9×10－3m·K.若猫头鹰的猎物—蛇在夜间体温为27 ℃(300 K)如图4-1-6所示，则它发出光的最大波长为________ m ，属于________波段．图4-1-6答案 9.7×10－6红外线2．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )．A ．温度B ．材料C ．表面状况D ．以上都正确 解析 根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素，得其只与温度有关．答案 A对普朗克能量子的理解3．对应于3.4×10－19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？ 解析 根据公式ε＝h ν和ν＝c λ得 ν＝εh ＝3.4×10－196.63×10－34 Hz ＝5.13×1014 Hz ， λ＝c ν＝3.0×1085.13×1014 m ＝5.85×10－7 m. 5．13×10－14 Hz 的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×10－7 m.答案 5.13×1014 Hz 5.85×10－7 m 黄色4．人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 nm 处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？解析 查表知波长为940 nm 的辐射为红外辐射．其能量子的值ε＝h ν＝hc λ＝6.63×10－34×3.0×108940×10－9 J ＝2.12×10－19 J.答案 红外辐射 2.12×10－19 J。
高中物理选修3-5步步高全套学案及课件第四章1
1量子概念的诞生[学习目标] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念,知道黑体辐射的实验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说.一、热辐射1.定义：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,所以叫热辐射.2.特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同.二、黑体与黑体辐射1.黑体：某种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.三、能量子1.定义：普朗克认为,黑体辐射是谐振子向外辐射的各种电磁波.谐振子的能量是不连续的,而只能取一些分立的值,即E n＝nhν(n＝1,2,3,…),最小的一份能量称为能量子.2.大小：ε＝hν,其中ν是谐振动(电磁波)的频率,h是普朗克常量,h＝6.63×10－34 J·s.3.能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是分立的.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)黑体一定是黑色的物体.(×)(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.(√)(4)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍.(√)(5)能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比.(√)2.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时,只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉.普朗克常量为6.63×10－34J·s,光速为3×108m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是( ) A.2.3×10－18W B.3.8×10－19W C.7.0×10－10W D.1.2×10－18W答案 A解析 因为只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉.所以察觉到绿光时所接收到的最小功率P ＝E t ,式中t ＝1 s 时E ＝6ε,又ε＝hν＝h c λ,可解得P ≈2.3×10－18W.一、黑体辐射的规律 [导学探究]1.什么是黑体辐射？它与热辐射有什么不同？答案 能够完全吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体,叫做黑体.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关,而热辐射还与其他因素有关(材料的种类和表面状况).2.黑体辐射电磁波的强度按波长分布如图1所示,当温度从1 300 K 升高到1 700 K 时,各种波长的电磁波的辐射强度怎么变化？辐射强度极大值对应的波长如何变化？图1答案 变强.辐射强度极大值向波长较短的方向移动,即变短. [知识深化]1.一般物体与黑体的比较2.随着温度的升高,黑体辐射的各种波长的辐射强度都增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.3.现实生活中不存在理想的黑体,实际的物体都能辐射红外线(电磁波),也都能吸收和反射红外线(电磁波),绝对黑体不存在,是理想化的模型.例1 (多选)黑体辐射的实验规律如图2所示,由图可知( )图2A.随着温度升高,各种波长的辐射强度都增加B.随着温度降低,各种波长的辐射强度都增加C.随着温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随着温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 答案 ACD解析 由题图可知,随着温度升高,各种波长的辐射强度都增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,当温度降低时,上述变化都将反过来. 二、能量子[导学探究] 某激光器能发射波长为λ的激光,那么激光能量子的能量可以取任意值吗？是连续的还是一份一份的？设普朗克常量为h ,那么每个激光能量子的能量是多少？如果激光发射功率为P ,那么每秒钟发射多少个能量子？(光速为c )答案 激光能量子的能量不是连续的,而是一份一份的,ε＝h c λ.个数n ＝P ε＝Pλhc .[知识深化]1.物体在发射或接收能量的时候,只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态,而不可能停留在不符合这些能量规律的任何一个中间状态.2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的,能量变化也是连续的,不必考虑能量量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化.3.能量子的能量ε＝hν,其中h 是普朗克常量,ν是电磁波的频率.例2 (多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点,以下说法正确的是( ) A.以某一个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收 B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的D.辐射和吸收的能量是量子化的 答案 ABD解析 带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的,是不连续的,故选项A 、B 、D 正确,C 错误.1.思维程序：c ＝λν→光的频率―――――――→ν＝cλ能量子的能量――→ε＝hν激光束的总能量E ＝nε→能量子的个数2.解决此类题目的关键是熟练掌握ε＝hν和c ＝λν及E ＝nε＝Pt 等公式.1.(对黑体辐射规律的理解)(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔,小孔可看做黑体,由小孔的热辐射特性,就可以确定炉内的温度.如图3所示就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像,则下列说法正确的是( )图3A.T 1>T 2B.T 1<T 2C.随着温度的升高,各种波长黑体辐射的强度都有所降低D.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 答案 AD解析 黑体是指在任何温度下,能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射的物体,黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关.实验表明,随着温度的升高,黑体辐射中各种波长的辐射强度都有所增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.从题图中可以看出,λ1<λ2,T 1>T 2,本题正确选项为A 、D.2.(对能量子的理解)(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εB.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 答案 BC3.(能量量子化的理解)硅光电池是将光辐射的能量转化为电能.若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上,这些光子的总能量为(h为普朗克常量,c为真空中的光速)()A.h cλ0 B.Nh cλ0 C.Nhλ0 D.2Nhλ0答案 B解析一个光子的能量ε＝hν＝h cλ0,则N个光子的总能量E＝Nh cλ0,选项B正确.一、选择题考点一黑体辐射的理解和应用1.关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是()A.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波B.温度越高,物体辐射的电磁波越强C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关D.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色答案 B解析一切物体都在不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,对于一般材料的物体,辐射强度按波长的分布除与物体的温度有关外,还与材料的种类和表面状况有关；常温下我们看到的物体的颜色是反射光的颜色.2.黑体辐射电磁波的强度按波长分布的影响因素是()A.温度B.材料C.表面状况D.以上都正确答案 A解析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,A对.3.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中,符合黑体辐射实验规律的是()答案 A解析随着温度的升高,黑体辐射的强度与波长的关系：一方面,各种波长的辐射强度都增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.由此规律可知应选A.4.“非典”期间,很多地方用红外线热像仪监测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可知道他的体温是多少,关于其中原理,下列说法正确的是()A.人的体温会影响周围空气温度,仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B.仪器发出的红外线遇人反射,反射情况与被测者的温度有关C.被测者会辐射红外线,辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关,温度高时辐射强且较短波长的成分强D.被测者会辐射红外线,辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关,温度高时辐射强且较长波长的成分强答案 C解析根据辐射规律可知,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加；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.人的体温的高低,直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度,通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温,C正确.5.下列叙述错误的是()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案 B解析根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,B错,C对；根据黑体定义知D对.考点二能量子的理解和应用6.普朗克在1900年将“能量子”引入物理学,开创了物理学的新纪元.在下列宏观概念中,具有“量子化”特征的是()A.人的个数B.物体所受的重力C.物体的动能D.物体的长度答案 A解析 依据普朗克量子化观点,能量是不连续的,是一份一份地变化的,属于“不连续的,一份一份”的概念的是A 选项,故A 正确,B 、C 、D 错误.7.已知某种单色光的波长为λ,在真空中光速为c ,普朗克常量为h ,则电磁波辐射的能量子ε的值为( ) A.h c λ B.h λC.c hλD.以上均不正确答案 A解析 由波速公式c ＝λν可得：ν＝c λ,由光的能量子公式得ε＝hν＝h cλ,故选项A 正确.8.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18J,已知可见光的平均波长为0.6 μm ,普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s,光速为3×108 m/s,若恰能引起人眼的感觉,则进入人眼的光子数至少为( )A.1个B.3个C.30个D.300个 答案 B解析 每个光子的能量为E 0＝h c λ,能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E 为10－18 J,由E ＝nE 0得进入人眼的光子数至少为n ＝E E 0＝Eλhc ＝10－18×6×10－76.63×10－34×3×108个≈3个.故选B.9.在自然界生态系统中,蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链,在维持生态平衡方面发挥着重要作用.蛇是老鼠的天敌,它是通过接收热辐射来发现老鼠的.假设老鼠的体温约37 ℃,它发出的最强的热辐射的波长为λmin .根据热辐射理论,λmin 与辐射源的绝对温度T 的关系近似为Tλmin ＝2.90×10－3 m·K,则老鼠发出的最强热辐射的波长为( )A.7.8×10－5 mB.9.4×10－6 mC.1.16×10－4 mD.9.7×10－8 m答案 B解析 由Tλmin ＝2.90×10－3m·K 可得,老鼠发出的最强热辐射的波长为λmin ＝2.90×10－3 m·kT＝2.90×10－3273＋37m ≈9.4×10－6 m,B 正确.10.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况.地球大气中的水汽(H 2O)、二氧化碳(CO 2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射,即地面物体发出的某些波长的电磁波,只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收.如图1所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况,由图可知,在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围是( )图1A.2.5～3.5 μmB.4～4.5 μmC.5～7 μmD.8～13 μm答案 D解析 由题图可知,水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～13 μm ；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13 μm.综上可知,应选D. 二、非选择题11.(能量子个数的计算)40瓦的白炽灯,有5%的能量转化为可见光.设所发射的可见光的平均波长为580 nm,那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少？(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s,光速c ＝3×108 m/s) 答案 5.8×1018个解析 波长为λ的光子能量为：ε＝hν＝h cλ①设白炽灯每秒内发出的光子数为n ,白炽灯电功率为P ,则：n ＝ηPε②式中,η＝5%是白炽灯的发光效率.联立①②式得： n ＝ηPλhc代入题给数据得：n ≈5.8×1018个12.(能量子的理解和计算)某广播电台的发射功率为10 kW,发射的是在空气中波长为187.5 m 的电磁波,则：(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s,光速c ＝3×108 m/s)(1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的,求在离天线2.5 km 处,直径为2 m 的球状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率.(球面积公式S ＝4πR 2) 答案 (1)9.4×1030个 (2)3.76×1023个 4×10－4 W解析 (1)每个能量子的能量ε＝hν＝hc λ＝6.63×10－34×3×108187.5J ≈1.06×10－27 J则能量子数N ＝Pt≈9.4×1030个.(2)设球状天线每秒接收的能量子数为n 个,以电台发射天线为球心,则半径为R 的球面积S ＝4πR 2,而球状天线的有效接收面积S ′＝πr 2,所以n ＝N S ′S ＝N r 24R 2＝9.4×1030×124×(2.5×103)2个＝3.76×1023个接收功率P 收＝nεt ＝3.76×1023×1.06×10－27 W ≈4×10－4 W.。
高中物理 阶段水平测试(二) 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理试题
阶段水平测试〔二〕一、选择题(共10小题，每一小题4分，共40分)1．黑体辐射的实验规律如下列图，由图可知( )A. 随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B. 随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C. 随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D. 随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析：由题图可知，随温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化相反。
故正确答案为A、C、D。
答案：ACD2．近年来数码相机已经进入千家万户。
用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素。
1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点。
现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为( )A．像素的多少与光的本质无关B．像素少，光的波动性显著C．像素多，说明大量光子表现出光具有粒子性D．光具有波粒二象性，像素多，光的波动性显著解析：根据光的波粒二象性，少量或个别光子容易显示出光的粒子性，大量光子产生的效果往往显示出光的波动性。
像素越多，光子与物质作用的个数越多，光的波动性越明显，D正确。
答案：D3．人类对光的本性认识的过程中先后进展了一系列实验，如下列图的四个示意图所表示的实验能说明光具有波动性的是( )解析：A为单缝衍射、B为双孔干预、D为薄膜干预，这三个实验均说明光具有波动性；C 为光电效应，说明光具有粒子性。
答案：ABD4．在光电效应实验中，如下表述正确的答案是( )A．光照时间越长，光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光的频率大于截止频率才能产生光电子解析：在光电效应中，假设入射光的频率小于截止频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当入射光的频率大于截止频率时，才能产生光电子，故A 、B 错误，D 正确；由－eU c ＝0－E k ，E k ＝hν－W 0，可知U c ＝hν－W 0e，即遏止电压与入射光的频率ν有关，C 正确。
4.1普朗克黑体辐射理论+教学设计2023-2024学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册
教学设计课程基本信息学科物理年级二年级学期春季课题普朗克黑体辐射理论教学目标1.知道黑体及黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律和理论解释；2.了解能量子假说，体会假说在科学解释中的作用；3.了解宏观、微观粒子能量变化的特点，体会量子化对人类认识物质世界的影响。
教学内容教学重点：1. 能量子的概念教学难点：1. 黑体辐射实验规律的量子化解释。
教学过程一、新课引入19世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功，比如在力学、热学和电磁学，当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中，认为物理学已经发展到头了。
开尔文勋爵也说道：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。
但就是这两朵乌云，浇灌出了两个重要的理论，量子力学和相对论。
本课要学习的就是量子理论的第一步是如何踏出的。
二．新课讲解1.热辐射在炉火旁边，会感到温暖，火炉以辐射的形式向外辐射能量，即使火焰熄灭了，火炉仍然向外辐射红外线，只是感受不到。
热辐射：一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。
热辐射的两条规律：1.温度升高，辐射强度变大，温度降低，辐射强度变小；2.室温下，辐射电磁波波长较长，高温下，辐射电磁波波长较短。
2.黑体与黑体辐射（1）概念在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。
这个小孔就可以看成一个绝对黑体。
定义：如果一个物体在任何温度下，都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。
黑体辐射电磁波的规律只与黑体的温度有关，因而可以反映某种具有普通意义的客观规律。
（2）实验探究按照当时物理学的认识，每个带电微粒的振动都产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。
于是，人们很自然地要依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。
维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行。
《第四章 1 普朗克黑体辐射理论》作业设计方案-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》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业旨在帮助学生深入理解普朗克黑体辐射理论，掌握相关物理概念和公式，提高实验操作和数据分析能力。
二、作业内容1. 阅读教材相关章节，总结普朗克黑体辐射理论的主要内容，包括辐射的本质、能量量子化、光谱公式等。
2. 完成课后练习题，检验对理论知识的掌握情况。
3. 自行设计一份实验方案，模拟黑体辐射实验，记录并分析实验数据。
要求说明实验原理、设备、操作步骤、数据记录表格等相关内容。
4. 根据实验结果，对普朗克黑体辐射理论进行验证或提出质疑，阐述自己的观点。
三、作业要求1. 独立完成作业，禁止抄袭和代写。
2. 实验方案要详细说明实验目的、原理和步骤，表格设计要清晰明了。
3. 实验数据记录要真实准确，分析要合理有据。
4. 提交作业时间不超过课程结束一周，形式可为纸质版或电子版文档。
四、作业评价1. 评价标准包括作业完成质量、实验方案合理性、实验数据准确性及分析合理性等。
2. 评价方式为教师评分结合学生互评，确保公平公正。
3. 优秀作业将展示在班级学习园地，以激励学生学习物理的兴趣和热情。
五、作业反馈1. 鼓励学生提出对作业的意见和建议，以便改进今后的教学。
2. 收集学生完成作业过程中遇到的问题，反馈给教师，以便教师了解学生的学习难点，更好地调整教学策略。
针对普朗克黑体辐射理论，我们将重点考察学生对能量量子化概念的理解，以及对光谱公式的掌握情况。
此外，实验操作和数据分析能力也是评价的重要指标。
我们希望通过这次作业，帮助学生更好地理解和掌握这一重要理论，为今后学习量子物理打下坚实的基础。
请同学们认真对待这次作业，相信你们都能从中获得宝贵的学术经验。
如有任何疑问，请及时向老师咨询，我们将竭诚为你们提供帮助。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 熟练掌握普朗克黑体辐射理论的基本概念和公式；2. 理解并能够运用该理论解释和预测相关现象；3. 培养独立思考和解决问题的能力，加强团队协作。
《第四章 1 普朗克黑体辐射理论》作业设计方案-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》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生理解普朗克黑体辐射理论的基本概念，掌握普朗克公式的应用，加深对黑体辐射规律的理解，并为后续量子物理学的学习打下基础。
二、作业内容1. 阅读理解：学生需仔细阅读普朗克黑体辐射理论的相关文献，包括普朗克公式的推导、黑体辐射的规律等，并用自己的话写出阅读理解报告。
报告要求至少包含100字的总结与评价。
2. 数学练习：学生需根据普朗克公式，完成一定量的数学练习题，以检验对公式的理解程度。
题目应涉及黑体辐射的基本公式及其在各种情况下的应用。
3. 黑体辐射实验模拟：学生可以使用所提供的模拟软件，根据黑体辐射的规律，设计并模拟一组实验，以验证普朗克理论。
实验过程中，需要记录实验数据并进行分析。
三、作业要求1. 作业报告：要求学生在规定时间内提交阅读理解报告和数学练习，字数不少于200字。
报告应清晰、准确地阐述自己的理解和解答相关问题。
2. 实验模拟：要求学生在模拟软件中完成实验设计并记录数据，分析结果需符合黑体辐射规律。
请注意及时提交作业并在模拟过程中遇到的问题与疑惑与同学进行讨论。
3. 按时提交：请在规定时间内提交作业，逾期不予评分。
请注意作业提交的截止日期。
四、作业评价作业评分将基于以下三个方面：1. 阅读理解报告：对普朗克黑体辐射理论的理解程度，对公式的掌握情况，以及能否用自己的话准确描述相关概念。
2. 数学练习：对公式的掌握程度和应用能力，解答的正确性。
3. 实验模拟：对黑体辐射规律的理解程度，实验设计的合理性，以及数据的分析能力。
五、作业反馈对于作业中存在的问题，我们将及时给予反馈，以便学生了解自己的不足之处，并在后续的学习中加以改进。
同时，我们也将根据学生的作业情况，调整教学策略，以提高教学效果。
通过本次作业，我们期望帮助学生更好地理解普朗克黑体辐射理论，掌握相关概念和公式，为后续量子物理学的学习打下坚实的基础。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标本作业旨在帮助学生进一步理解普朗克黑体辐射理论，掌握黑体辐射的基本规律，深化对量子物理的理解，为后续学习奠定基础。
《第四章 1 普朗克黑体辐射理论》作业设计方案-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》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业旨在帮助学生深入理解普朗克黑体辐射理论，了解量子物理在电磁辐射领域的运用，并锻炼学生的科学推理和实验设计能力。
二、作业内容1. 阅读任务：学生需仔细阅读普朗克黑体辐射理论的相关文献，理解基本概念和原理。
2. 课堂讨论：分组讨论普朗克理论的主要观点，每个小组需派代表总结并阐述小组的观点。
3. 实验设计：设计一个简单的实验，以验证普朗克理论对黑体辐射的预测。
学生需明确实验目的、实验设备、实验步骤、预期结果及误差分析。
4. 自我测试：学生需完成一些与普朗克黑体辐射理论相关的自我测试题目，如填空题、选择题、简答题等。
三、作业要求1. 作业应按时提交，提交形式可以是文本、图片、视频或在线测试等。
2. 讨论和实验报告需体现团队协作和独立思考，语言简明扼要，逻辑清晰。
3. 自我测试题应覆盖普朗克理论的主要知识点，难度适中。
4. 鼓励学生在讨论和作业过程中积极提问和交流，共同进步。
四、作业评价1. 评价标准包括讨论组的参与度、实验设计的合理性和可行性、自我测试题的完成情况等。
2. 评价结果将作为学生课堂表现的一部分，纳入课程成绩评定。
3. 老师将定期检查作业完成情况，对有疑问的地方进行解答。
五、作业反馈1. 学生提交作业后，老师将及时给予反馈，指出作业中的优点和需要改进的地方。
2. 老师还将提供一些附加资源或建议，以帮助学生在后续学习中更好地理解和掌握普朗克黑体辐射理论。
3. 学生应根据反馈和建议，对自己的作业进行修改和完善，以更好地掌握该理论。
通过本次作业设计方案，旨在帮助学生全面理解和掌握普朗克黑体辐射理论，培养其科学思维和实验设计能力。
希望同学们能够积极参与，共同进步。
以上就是本次高中物理课程《普朗克黑体辐射理论》作业设计方案（第一课时）的全部内容。
如有任何疑问，请随时与老师联系。
期待同学们的精彩表现和出色成绩！作业设计方案（第二课时）一、作业目标：1. 回顾并理解普朗克黑体辐射理论的内容和原理；2. 应用普朗克理论解释和预测黑体辐射的行为；3. 提高实验操作能力和数据分析技能。
2020-2021学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册：4.1普朗克黑体辐射理论
A.T1>T2 B.T1<T2 C.随着温度的升高,黑体的辐射强度都有所降低 D.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短方向移动
新知讲解
一般物体与黑体的比较
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有关,与材料的种 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
现实生活中不存在理想的黑体,实际的物体都能辐射红外线(电磁 波),也都能吸收和反射红外线(电磁波),绝对黑体不存在,是理想化的模型。
课堂总结 普 朗 克 黑 体 辐 射 理 论
黑体辐射 能量子
黑体 黑体辐射的特点 黑体辐射的实验规律
定义 能量量子化的意义
板书设计 普 朗 克 黑 体 辐 射 理 论
黑体辐射 能量子
黑体 黑体辐射的特点 黑体辐射的实验规律
定义 能量量子化的意义
经典 量子
最小能量为：ε＝hν 。
h＝ 6.626×10－34 J · s ——普朗克常量
新知讲解
普朗克能量子理论成功解释黑体辐射
黑体辐射公式
1900 年 10月 19日，普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射
公式。
新知讲解
Planck 抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的 能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只 能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热 辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律 的认识已经从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。 1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
4.1+普朗克黑体辐射理论课件2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
高中物理
三、能量量子化---物理学的新纪 元
微观世界的某些 规律，在我们宏观 世界看来可能非常 奇怪。
高中物理
普朗克做出了这样的大胆假设：
➢ 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 ε 的整数倍。例 如，可能是 ε 或2 ε 、3 ε ……
➢ 带电微粒辐射或吸收能量时，以这个最小能量值为单位一份一份 地辐射或吸收。
物体的温度而有所不同。物体在室温时，热辐射的主要成 分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高 时，热辐射中较短波长的成分越来越强。
高中物理
问题：在研究物体热辐射中，应如何避免反射电 磁波的影响？有没有完全吸收电磁波的物体？它 是怎样吸收的呢？
如果某种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-------理想化的模型
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能量的量子化—物理学的新纪元
宏观世界中：能量是连续变化的, 可以是任意值。例如：物体 的重力势能，弹簧振子的弹性势能。 普朗克的假设则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，不连续的。
普朗克的量子化理论改变了人们对微观世界的根本认识。 1900年12月14 日普朗克在德国物理学会上报告了自己的研究结果，1900年不仅成为新世 纪的开始，也成为物理学的一个新纪元。普朗克常量h是自然界最基本的 常量之一,它体现了微观世界的基本特征。18年后，普朗克为此获得了诺贝 尔物理学奖。
➢ 这个不可再分的最小能量值 ε 叫做能量子 ε ＝ hv 其中v 是电磁波的频率， h 为普朗克常量 h ＝ 6.626 × 10－ 34 J·s。
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普朗克公式与实验结果的比较-----能量子假说的实验证实
借助能量量子化假说得出的 黑体辐射强度与波长分布的 结果与实验符合之好的让人 击掌叫绝！
新教材高中物理第四章普朗克黑体辐射理论pptx课件新人教版选择性必修第三册
合作探究·能力素养全提升
探究一 黑体与黑体辐射 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， 便可获知他的体温．你知道其中的道理吗？
提示：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知道这个人的体温．
核心归纳 对黑体和黑体辐射的理解 (1)对黑体的理解：绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置 近似地代替．如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入 小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔 射出，这个带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体． (2)对黑体辐射的理解：一般物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁 波的本领．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．
宏观粒子的能量可以连续变化 微观粒子的能量是__量_子__化___的，或者说微观 在新冠肺炎疫情防控期间，许多场所用体温枪测量人的体温，体温 枪可以不接触人测得人的体温，你知道其中的原理吗？
提示：人的体温越高，人体辐射的红外线的强度越强，体温枪通过接收到的被 测者辐射的红外线的强度，反映人的体温．
答案：C 解析：A错：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑色的．B错，C对：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．D错：小孔只吸收电磁波，不反 射电磁波，因此这个小孔可以近似为一个黑体，而不是空腔．
针对训练 1.[2021·江苏苏州大学附属中学高二下期中] 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，可 将其近似看成一个黑体，由它的热辐射特性 就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑 体的辐射强度与其辐射电磁波的波长的关系 图像，则下列说法正确的是( ) A．T1<T2 B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
新教材高中物理第四章普朗克黑体辐射理论同步练习新人教版选择性必修第三册(含答案)
新教材高中物理新人教版选择性必修第三册：1 普朗克黑体辐射理论【基础巩固】1.(多选)下列宏观概念是“量子化”的是()A.物体的电荷量B.物体的质量C.物体的动量D.学生的个数解析:所谓“量子化”应该是不连续的,一份一份的,A、D正确.答案:AD2.关于黑体及黑体辐射,下列说法正确的是 ()A.黑体是真实存在的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布仅与温度有关C.随着温度升高,黑体辐射中的有些成分会增强,有些成分会减弱D.随着温度升高,黑体辐射中强度最强的那一部分始终不变解析:黑体并不是真实存在的,A错误.根据黑体辐射实验的规律可知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,B正确.随着黑体温度升高,各种波长的辐射强度都增大,且辐射强度的极大值向波长短的方向移动,C、D错误.答案:B3.(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔,带小孔的炉腔可看作黑体,由黑体的热辐射特征,就可以确定炉内的温度.右图就是黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系图像,下列说法正确的是()A.T1>T2B.T1<T2C.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越长D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短解析:不同温度的黑体向外辐射电磁波的强度是不相同的,温度越高,向外辐射的电磁波强度越大,所以T1>T2,A正确,B错误.辐射强度最大的电磁波的波长随温度升高而减小,C错误,D正确.答案:AD4.所谓黑体是指能全部吸收入射的电磁波的物体.显然,自然界不存在真正的黑体,但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体.如图所示,用不透明的材料制成的带小孔的空腔可近似地看作黑体,这是利用了()A.控制变量法B.比值法C.类比法D.理想模型法解析:黑体实际上是一种物理模型,把实际物体近似看作黑体,用到的是理想模型法,D正确.答案:D5.(多选)下列叙述正确的是()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关解析:根据热辐射概念知A正确.一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,B、C错误,D正确.答案:AD6.能量子与带电微粒吸收或辐射电磁波的()A.频率成正比B.波长成正比C.速度成正比D.速度的二次方成正比解析:由ε=hν、c=λν得ε=hν=h cλ,可见能量子与带电微粒吸收或辐射电磁波的频率成正比,与波长成反比,A正确,B错误.任意电磁波在真空中传播的速度都是相同的,C、D错误.答案:A7.已知某种单色光的波长为λ,在真空中的光速为c,普朗克常量为h,则电磁波的能量子ε为()A.h cλ B.ℎλC.cℎλD.以上均错误解析:由波速公式c=λν可得ν=cλ,能量子ε=hν=h cλ,选项A正确.答案:A8.炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色,就可以估计出炉内的温度,这是什么道理?答案:当炉腔内温度升高时,热辐射中较短波长的成分越来越强,可见光所占份额增大,温度升高,可见光中红光成分减少,频率比红光大的其他颜色的光的成分就增多.因此可根据炉内的颜色估计出炉内的温度.【拓展提高】9.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成.若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关.你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,推理判断比例系数k的值可能为()A.ℎ2e B.2eℎC.2heD.12ℎe解析:根据物理单位知识,公式等号两侧单位是一致的,由本题中涉及的物理量ν、U、e、h及与其有联系的能量表达式E=hν,E=Ue得h的单位与Ueν的单位相同,即h的单位可用V·C·s表示.题中ν=kU,即k=νU ,k的单位可用1V·s表示,B中2eℎ的单位CV·C·s=1V·s,B正确,A、C、D错误.答案:B10.“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点.它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示.若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是()A.I增大,λ增大B.I增大,λ减小C.I减小,λ增大D.I减小,λ减小解析:黑体辐射的实验规律如下图所示.可以看出,随着温度升高,各种波长的辐射强度都有增加,且辐射强度的峰值向波长较短的方向移动.若人体温度升高,则人体热辐射的强度I增大,λ减小.答案:B11.利用我国规模最大的高功率固体激光系统可获得能量为2 400 J、波长λ=0.35 μm的紫外激光.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,c=3×108 m/s,则该紫外激光所含光子数为多少?(计算结果保留三位有效数字)解析:紫外激光光子的能量值ε=ℎcλ=6.63×10-34×3×1080.35×10-6J=5.68×10-19 J,该紫外激光所含光子数n=Eε=24005.68×10-19=4.23×1021.答案:4.23×102112.太阳光垂直射到地面上时,地面上1 m2面积接收太阳光的功率为1.4 kW,其中可见光部分约占45%.(1)假设可见光的波长λ=0.55 μm,日地间距离R=1.5×1011 m,真空中的光速c=3×108 m/s,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,估算以太阳为球心,以日地距离为半径的球面上太阳每秒射出的可见光能量子数.(2)若已知地球的半径r=6.4×106 m,估算地球接收太阳光的总功率.解析:(1)设地面上垂直太阳光每平方米面积上每秒接收的可见光能量子数为n,则有Pt×45%=nh cλ,则n=Pt·λ×45%ℎc=1.74×1021,则太阳每秒射出的可见光能量子数N=n·4πR2=4.92×1044.(2)地球接收太阳光的总功率为P地=P·πr2=1.8×1014 kW.答案:(1)4.92×1044(2)1.8×1014 kW【挑战创新】13.在自然界生态系统中,蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链,在维持生态平衡方面发挥着重要作用.蛇是老鼠的天敌,它是通过接收热辐射来发现老鼠的.假设老鼠的体温约为37 ℃,它发出的最强的热辐射的波长为λmax.根据热辐射理论,λmax与辐射源的热力学温度T的关系近似为Tλmax=2.9×10-3m·K.老鼠发出的最强热辐射的波长为()A.7.8×10-5 mB.9.4×10-6 mC.1.16×10-4 mD.9.7×10-8 m解析:由Tλmax=2.9×10-3m·K得,老鼠发出的最强热辐射的波长为λmax=2.9×10-3273+37m=9.4×10-6 m,B正确.答案:B。
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1．根据热辐射理论，物体发出光的最大波长λ与物体绝对温度T 的关系满足维恩公式Tλ＝2.9×10－3
m·K.若猫头鹰的猎物—蛇在夜间体温为27 ℃(300 K)如图4-1-6所示，则它发出光的最大波长为________ m ，属于________波段．
图4-1-6
答案 9.7×10－6
红外线
2．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是
( )．
A ．温度
B ．材料
C ．表面状况
D ．以上都正确 解析 根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素，得其只与温度有关．
答案 A
对普朗克能量子的理解
3．对应于3.4×10－19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？
解析 根据公式ε＝hν和ν＝c λ
得 ν＝εh ＝3.4×10－19
6.63×10
－34 Hz ＝5.13×1014 Hz ， λ＝c ν＝3.0×1085.13×1014 m ＝5.85×10－7 m. 5．13×10－14 Hz 的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×10－7 m.
答案 5.13×1014 Hz 5.85×10－7 m 黄色
4．人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 nm 处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？
解析 查表知波长为940 nm 的辐射为红外辐射．
其能量子的值ε＝hν＝hc λ＝6.63×10－34×3.0×108
940×10
－9 J
＝2.12×10－19 J.
答案红外辐射 2.12×10－19 J。