17.1能量量子化.ppt
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课件7：17.1能量量子化
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
解析:根据热辐射的定义知,选项A正确;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,而黑体辐射只与黑体的温度有关,故选项B错
误,选项C正确;根据黑体的定义知选项D正确。
探究一
探究二
典例剖析
【例题1】 对黑体的认识,下列说法正确的是(
)
A.黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,看上去是黑的
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体的温度有关外,
还与材料的种类及表面状况有关
C.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,与
材料的种类及表面状况无关
D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空
最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子公式:ε=hν
ν是电磁波的频率,ห้องสมุดไป่ตู้是一个常量,后人称之为普朗克常量,其值为
h=6.63×10-34 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。
探究一
探究二
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
强的辐射,看起来还会很明亮,如炼钢炉口上的小口。
(2)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
了什么问题?
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。
【课堂探究】
探究一
探究二
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
解析:根据热辐射的定义知,选项A正确;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,而黑体辐射只与黑体的温度有关,故选项B错
误,选项C正确;根据黑体的定义知选项D正确。
探究一
探究二
典例剖析
【例题1】 对黑体的认识,下列说法正确的是(
)
A.黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,看上去是黑的
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体的温度有关外,
还与材料的种类及表面状况有关
C.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,与
材料的种类及表面状况无关
D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空
最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子公式:ε=hν
ν是电磁波的频率,ห้องสมุดไป่ตู้是一个常量,后人称之为普朗克常量,其值为
h=6.63×10-34 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。
探究一
探究二
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
强的辐射,看起来还会很明亮,如炼钢炉口上的小口。
(2)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
了什么问题?
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。
【课堂探究】
探究一
探究二
17.1能量量子化ppt
第6页，共14页。
二、普朗克的能量子假设
为了能够从理论上推导出同实验相符的黑体辐射公式，
普朗克提出了一个与经典物理学概念截然不同的
“能
量子”假设：
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的 整
数倍，其辐射和吸收能量时也是以这个最小能量值为单位一
份一份的进行。
自然界存在着能量的最基本单元：能量子 =h
第十七章 波粒二象性
17.1 能量量子化
第1页，共14页。
一、经典物理的麻烦
黑体与黑体辐射
1. 热辐射现象
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，称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
800K
暗红
1000K
赤红
1200K
橘红
1400K
黄白
特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
2.黑体及黑体辐射
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”。
它是在任何温度下都能全部吸收落在它上面的 一切辐射的理想物体。
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。
黑体模型：
1895年，
维恩首先指出，绝对黑体可以用一个
普朗克在做出量子假说时已年过四十。他
►
受过严格的经典物理学训练，对经典物理学 十分熟悉和热爱。他不愿意同经典物理学决 裂，只是迫于事实的压力，才不得不做出能 量子的假说。他的能量子假说是不彻底的， 他的理论还是以承认电磁波本身的连续性为 基础的。他把自己的量子假说仅仅局限于振 子对电磁波的吸收和发射的特殊性上。
高中物理选修3-5优质课件：17.1 能量量子化
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6.63×10－34 J·s，光速
为3×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是
√A.2.3×10－18 W
C.7.0×10－10 W
B.3.8×10－19 W D.1.2×10－18 W
解析 察觉到绿光所接收的最小功率 P＝Et ，
√D.辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动 图3
提示 熟记黑体辐射的实验规律并结合图线变化分析判断此类问题.由辐射强度随波 长的变化关系图象可知，温度升高时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.
针对训练1 关于对黑体的认识，下列说法正确的是 A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波 B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况
123
THANKS
即学即用
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)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比.( √ ) (5)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，与材料的种类及表面 状况无关.( √ )
重点探究
启迪思维 探究重点
02
一 黑体与黑体辐射
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1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，这个小孔就成了一个绝对黑体.
图1
2.一般物体与黑体的比较
有关
√C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关
17.1公开课能量量子化课件
ε=hν
h为普朗克常量，h=6.626*10-34J·s
ν是电磁波的频率，波长与频率的关系c=λν
e0(,T )实验值普朗克1 2 3 4 5 67 8 λ9(μm)
问题与练习
在一杯开水中放入一枝温度计，开水 静置室内，可以看到开水的温度逐渐降低 的，既然从微观的角度来看能量是一份一 份向外辐射的，为什么它的温度不是一段 一段地降低？
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
二、黑体辐射实验规律
e0(,T )
实验结果：随温度升高， 各波长的辐射强度都增强， 同时辐射强度的极大值向 波长较短的方向移动
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
维恩和瑞利关于辐射强度按波长分布的理论公式与实验值的比较
M 0 (T )
实验值
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
三、能量子
微观粒子所携带的 能量是量子化的， 即不连续的，分立 的
1900年普朗克做出大胆假设： 挣动着的带电微粒所能辐射和 吸收的能量只能是某一最小能 量ε的整数倍，即：ε, 1 ε, 2 ε,
3 ε, ... n ε. n为正整数，这个
不可再分的最小值ε称为能量子
能量
经典 量子
17.1 能量量子化
17.1能量量子化(精华版)ppt课件
无锡市第一中学 1
材料鉴赏:
19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了 很大的成功：在机械运动方面获得巨大成就。 在热学方面，成功地解释了温度、压强、气 体的内能。在电磁学方面，建立了能推断一 切电磁现象的麦克斯韦方程。另外还找到了 力、电、光、声----等都遵循的规律：能量转 化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于 这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经 发展到头了。
9
一，黑体及黑体辐射
理想的热辐射体是“绝对黑体”，简称“黑
体”。它在任何温度下都能全部吸收入射的各 种波长的电磁波而不发生反射。
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。
德国物理学家基尔霍夫首先提出了绝对黑体的模型。
ε *微观粒子的能量只能是某一最小能量值 的整数倍， E=nε （n=1,2,…），这个不可再分的最
小能量值ε叫能量子，简称量子。n为正整数，称为
量子数。 * 带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能 量值为单位一份一份地辐射和吸收的。
*能量子的能量：ε=h （ 是辐射吸收的电磁波的频率）
h=6.62610-34 J*S ----普朗克常数
11
二：黑体辐射的实验规律
辐射强度
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。
你能由图找到黑体 辐射的实验规律吗？
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
12
M 0 ( , T ) 实验
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。
21
遗憾的是，普朗克虽然发现了能量子，但他不能 理解这一发现的意义，对自己的发现长期惴惴不 安。在发现能量子之后的长达１４年时间，他总 想退回到经典物理学的立场。他曾在散步时对儿 子说：“我现在做的事情，要么毫无意义，要么 可能成为牛顿以后物理学上最大的发现。”
材料鉴赏:
19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了 很大的成功：在机械运动方面获得巨大成就。 在热学方面，成功地解释了温度、压强、气 体的内能。在电磁学方面，建立了能推断一 切电磁现象的麦克斯韦方程。另外还找到了 力、电、光、声----等都遵循的规律：能量转 化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于 这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经 发展到头了。
9
一，黑体及黑体辐射
理想的热辐射体是“绝对黑体”，简称“黑
体”。它在任何温度下都能全部吸收入射的各 种波长的电磁波而不发生反射。
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。
德国物理学家基尔霍夫首先提出了绝对黑体的模型。
ε *微观粒子的能量只能是某一最小能量值 的整数倍， E=nε （n=1,2,…），这个不可再分的最
小能量值ε叫能量子，简称量子。n为正整数，称为
量子数。 * 带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能 量值为单位一份一份地辐射和吸收的。
*能量子的能量：ε=h （ 是辐射吸收的电磁波的频率）
h=6.62610-34 J*S ----普朗克常数
11
二：黑体辐射的实验规律
辐射强度
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。
你能由图找到黑体 辐射的实验规律吗？
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
12
M 0 ( , T ) 实验
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。
21
遗憾的是，普朗克虽然发现了能量子，但他不能 理解这一发现的意义，对自己的发现长期惴惴不 安。在发现能量子之后的长达１４年时间，他总 想退回到经典物理学的立场。他曾在散步时对儿 子说：“我现在做的事情，要么毫无意义，要么 可能成为牛顿以后物理学上最大的发现。”
最新17.1-能量量子化ppt教学讲义PPT课件
普朗克后来又为这种与经典物理格格不 入的观念深感不安，只是在经过十多年的努 力证明任何复归于经典物理的企图都以失败 而告终之后，他才坚定地相信 h 的引入确实 反映了新理论的本质。
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h = 6 .6 2 6 × 1 0 - 3 4 焦 秒
【例1】下列叙述正确的是（ ACD ）
固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波长 的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的 特征与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色
到黄白色
无论是高温物体还是低温物体，都有热 辐射，所辐射的能量及波长的分布都随温度 而变化。
紫 外 灾
难
2）瑞利----金斯公式： 长波符合；短波荒唐 ----紫外灾难
维恩线
瑞利--金斯线
o 1 2 3 4 5 6 7 8 /μm
四、能量子：超越牛顿的发现
• 普朗克能量子假说
• 辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能
量是某一最小能量的整数倍 E=nε n=1,2,…
•ε叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整
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
【例2】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，这是根据什么道理?
[答案] 根据热辐射的规律可知，当物体的温度 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，温度越高红光成分减少， 频率比红光大的其他颜色的光，为橙、黄、绿、 蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光 的颜色大致估计炉内的温度
《能量量子化》PPT教学课件
11
[探究归纳] 1.黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些
可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔 。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。 2.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度 只与温度有关。
2.黑体 (1)定义：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 种物体就叫作黑体。 (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。
4
[思考判断] (1)热辐射只能产生于高温物体。( × ) (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)黑体是一种客观存在的物质。( × )
26
27
目录
CONTENTS
28
第十三章 电磁感应与电磁波初 步
学习目标
1.了解热辐射和黑体的概念. 2.初步了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量.
目3录.了解原子的能级结构.
CONTENTS
29
内容索引 目录NEIRONGSUOYIN
CONTENTS
30
知识梳理 重点探究 随堂演练
知识梳理 一、热辐射 1.概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的 温度 有关，所以 叫热辐射.
5.会计算原子跃迁时吸收或辐射 论。
光子的能量。
2
[观图助学]
知识点一 热辐射
晒太阳使身体变暖，是通过什么方式改变人体内能的？冬天在火炉旁烤手是通 过什么方式改变人体内能的？
3
1.热辐射 (1)定义：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___不同而有所不同。
[探究归纳] 1.黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些
可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔 。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。 2.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度 只与温度有关。
2.黑体 (1)定义：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 种物体就叫作黑体。 (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。
4
[思考判断] (1)热辐射只能产生于高温物体。( × ) (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)黑体是一种客观存在的物质。( × )
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目录
CONTENTS
28
第十三章 电磁感应与电磁波初 步
学习目标
1.了解热辐射和黑体的概念. 2.初步了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量.
目3录.了解原子的能级结构.
CONTENTS
29
内容索引 目录NEIRONGSUOYIN
CONTENTS
30
知识梳理 重点探究 随堂演练
知识梳理 一、热辐射 1.概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的 温度 有关，所以 叫热辐射.
5.会计算原子跃迁时吸收或辐射 论。
光子的能量。
2
[观图助学]
知识点一 热辐射
晒太阳使身体变暖，是通过什么方式改变人体内能的？冬天在火炉旁烤手是通 过什么方式改变人体内能的？
3
1.热辐射 (1)定义：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___不同而有所不同。
课件3：17.1 能量量子化
答案：B
3.灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍.那么红 光的最小能量比紫光的最小能量大还是小?
红光的最小能量 紫光的最小能量
ε1=hν1 ε2=hν2
1 2
ε1< ε2
近似黑体
4.在白天,对面楼房的窗 户看上去是黑色的,而外 墙面是亮的.为什么?
课堂小结:
能量子
量子化的观 点
微观粒子在发射和吸收能量的时候，不是连续的，
普朗克的量子说
量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的．
我们周围的物体都在不断地辐射电磁波，这是由分子和原 子的热运动引起的，所以叫做热辐射．物体在室温时热辐射电 磁波的波长比较长，不能引起我们的视觉，但是如果温度在 500℃以上，它就能辐射可见光了，铁块烧热会变红，就是这 个道理．
除了热辐射之外，物体表面还会反射外界射来的电磁波， 有的物体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比别的物体 黑一些．假设有这样一类物体，它们完全不能反射电磁波，我 们就称之为绝对黑体，简称黑体．
800K 1000K 1200K 1400K 激光日光灯发光不是热辐射
2. 黑体和黑体辐射
能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射﹑折射
和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体
不透明的材料制成带小孔的空腔,可近似看作黑 体。
向远处观察打 开的窗子
近似黑体
2. 黑体和黑体辐射
一般物体的辐射
与温度、 材料及表 面状况有
1．黑体与黑体辐射 (1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射________，这种辐 射与物体的________有关，所以叫做热辐射．物体的温度升高， 热辐射中________的成分越来越强． (2)黑体：如果某种物体能够________入射的各种波长的电磁 波而________，这种物体就是绝对黑体，简称黑体． (3)黑体辐射：一般物体辐射电磁波的情况除与________有关 外，还与________及________有关，而黑体辐射电磁波的强度按 ________的分布只与黑体的________有关． 2．黑体辐的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系)
3.灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍.那么红 光的最小能量比紫光的最小能量大还是小?
红光的最小能量 紫光的最小能量
ε1=hν1 ε2=hν2
1 2
ε1< ε2
近似黑体
4.在白天,对面楼房的窗 户看上去是黑色的,而外 墙面是亮的.为什么?
课堂小结:
能量子
量子化的观 点
微观粒子在发射和吸收能量的时候，不是连续的，
普朗克的量子说
量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的．
我们周围的物体都在不断地辐射电磁波，这是由分子和原 子的热运动引起的，所以叫做热辐射．物体在室温时热辐射电 磁波的波长比较长，不能引起我们的视觉，但是如果温度在 500℃以上，它就能辐射可见光了，铁块烧热会变红，就是这 个道理．
除了热辐射之外，物体表面还会反射外界射来的电磁波， 有的物体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比别的物体 黑一些．假设有这样一类物体，它们完全不能反射电磁波，我 们就称之为绝对黑体，简称黑体．
800K 1000K 1200K 1400K 激光日光灯发光不是热辐射
2. 黑体和黑体辐射
能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射﹑折射
和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体
不透明的材料制成带小孔的空腔,可近似看作黑 体。
向远处观察打 开的窗子
近似黑体
2. 黑体和黑体辐射
一般物体的辐射
与温度、 材料及表 面状况有
1．黑体与黑体辐射 (1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射________，这种辐 射与物体的________有关，所以叫做热辐射．物体的温度升高， 热辐射中________的成分越来越强． (2)黑体：如果某种物体能够________入射的各种波长的电磁 波而________，这种物体就是绝对黑体，简称黑体． (3)黑体辐射：一般物体辐射电磁波的情况除与________有关 外，还与________及________有关，而黑体辐射电磁波的强度按 ________的分布只与黑体的________有关． 2．黑体辐的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系)
选修3-5 17.1 能量量子化 PPT
物理学大厦
牛 顿 力 学
麦克 斯韦 电磁 场理 论
热力 学与 统计 力学
1900年4月27日，在英国皇家学会的新年庆典上，英国著 名物理学家开尔文男爵发表题为《Nineteenth century clouds over the dynamical theory of heat and light》 （在热和光动力理论上空的两朵乌云）的演讲。他说道：
17.1 能量量子化
历史背景
19世纪末，物理学已经发展到可以说是达到相当完美、 相当成熟的程度：一切物理现象似乎都能够从相应的理论 中得到满意的回答。
力学领域，牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题 的有效工具；电磁学的领域，有麦克斯韦电磁场理论做支 撑；至于热现象，也已经有了唯象热力学和统计力学的理 论。总之，以牛顿力学、麦克斯韦电磁场理论和统计力学 为三大支柱的经典物理大厦已经建成，坚不可摧！在这种 形势下，几乎所有物理学家会感到陶醉，会感到物理学已 大功告成，因而断言往后难有作为了。这是当时物理界普 遍存在且由来已久的一种思想。
在提出能量子之后的长达１４年时间，他在 散步时还对儿子说：“我现在做的事情，要么 是荒诞滑稽的，要么可能成为牛顿以后物理 学上最伟大的发现。”
这个假说挑战的是物理学界几百年来信奉的“自 然界无跳跃”的原则直接矛盾，因此量子论出现之 后，许多物理学家不予接受。物理学界最初对量子 论的反应是极其冷淡的。人们只承认普朗克那个同 实验一致的经验性的辐射公式，而不承认他的理论 性的量子假说。
看不出来，我 也是黑体吧？
黑体辐射实验规律
辐射强度
0 ℃=273.15 K 1426.85 ℃=1700 K
温度升高时： 1.各波长辐射强度增大。
2.最大辐射强度对应的波长 向短波方向移动。
能量量子化课件课件
黑体辐射的实验规律
• 观察图中横、纵坐标轴表 示的物理量，回答下面的 问题：
• 每一条图线都有起伏，说 明什么问题？
• 几条图线对比，在同一波 长附近，辐射强度与温度 什么关系？
• 几条图线对比，辐射强度 的最大值有什么特点？
1，随着温度的升高：
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。
经典物理的困难
辐射强度
黑体辐射实验是物理学晴朗天空中
一朵令人不安的乌云。
紫 外 灾 难
瑞利 — 金斯公 式
(1900年)
维恩公式 (1896年)
试验曲 线
e0(,T )
理论与实验符合的让人击掌叫绝
实验值
普朗克的拟合结果
1
普朗克理论
2 34
5 671800K8 λ 9(μ m)
M0(,T)2hc 25
800K
1000K 1200K 1400K
什么是热辐射？温度越高热辐射中成分有何变化？
1. 热辐射现象
由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为 热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关，温度不同时,辐射 的波长分布不同
加热铁块过程，随着温度的升高，发光的颜色不同，
暗红
温度
橙色
黄色
白色
电磁波的短波成分
17.1能量量 子化课件
于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的 发展的文章中说到：
“在已经基本建成的科学大厦中， 后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就 行了。”
--开尔文--
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不 安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？
人教版高中物理选修3-5课件：17-1能量量子化 (共50张PPT)
质疑探究
1．在火炉旁边有什么感觉？投入炉中的铁块颜色怎样变 化？说明了什么问题？ 提示：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 到成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关．
2．结合教材P27图17.1－1思考黑体是黑色的吗？热辐射的 物体温度一定很高吗？ 提示：我们说的黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全 吸收电磁波的物体；热辐射不一定需要高温，任何温度的物体 都存在热辐射，只是温度的高低影响热辐射的强弱．
趋于无穷大
，这显然与客观事实不
符．由于高频范围的辐射是在紫外波段，故而被当时的科学家 称为“紫外灾难”．
三、能量子 1．能量子 微观世界里的能量是一份一份的，其中不可分的最小值ε叫 能量子 电磁波的频率 做 ，ε＝hν，式中的ν是 ，h是普朗克常 6.63×10－34 量，h＝ J· s. 2．量子化 宏观世界里的能量是连续的，微观世界里的能量是 不连续 的，不是任意值，是 量子化 的，或者说是分立的．
－34
J· s.
2.用能量子观点解释黑体辐射的实验规律：普朗克能量子假 设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．借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按 波长分布的公式，与实验符合得很好．
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．
)
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
【思路启迪】
1.热辐射的定义是什么？
高二物理选修3-5第十七章：17.1能量量子化(共16张PPT)
13
14
能量量子化:物理学的新纪元
1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文，宣告了量子 的诞生。那一年他42岁。普朗克把能量子引入物理学,正确地破除了〞能量连续变化 〞的传统观念,成为现代物理学思想的基石之一, 为我们翻开了量子之门。
就在1900年，一个名叫爱因斯坦(Albert Einstein)的青年从苏黎世联邦工业大学(ETH) 毕业，正在为将来的生活发愁。5年后他受量 子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效 应.
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
3
一、黑体与黑体辐射
思考与讨论
一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷， 如果从远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比， 你会发现什么？为什么？
黑体模型 空腔上的小孔 炼钢炉上的小洞 烟煤
4
一、黑体与黑体辐射
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律， 物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的理想物体。所谓黑体是 指入射的电磁波能量全部被吸收，既没有反射，也没 有透射。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物 是较好的黑体近似( 在某些波段上)。黑体辐射情况只 与其温度有关,与组成材料、外表形状无关。
注意：常温下黑体是黑的。高温下黑体不是黑的，因它 辐射的电磁波在可见光范围内也比较强。
5
二、黑体辐射实验规律
TT 平行光管 三棱镜 实验装置
6
二、黑体辐射实验规律
e0(,T)
实验结果
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
7
二、黑体辐射实验规律
M0(T)
紫 外 灾
14
能量量子化:物理学的新纪元
1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文，宣告了量子 的诞生。那一年他42岁。普朗克把能量子引入物理学,正确地破除了〞能量连续变化 〞的传统观念,成为现代物理学思想的基石之一, 为我们翻开了量子之门。
就在1900年，一个名叫爱因斯坦(Albert Einstein)的青年从苏黎世联邦工业大学(ETH) 毕业，正在为将来的生活发愁。5年后他受量 子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效 应.
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
3
一、黑体与黑体辐射
思考与讨论
一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷， 如果从远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比， 你会发现什么？为什么？
黑体模型 空腔上的小孔 炼钢炉上的小洞 烟煤
4
一、黑体与黑体辐射
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律， 物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的理想物体。所谓黑体是 指入射的电磁波能量全部被吸收，既没有反射，也没 有透射。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物 是较好的黑体近似( 在某些波段上)。黑体辐射情况只 与其温度有关,与组成材料、外表形状无关。
注意：常温下黑体是黑的。高温下黑体不是黑的，因它 辐射的电磁波在可见光范围内也比较强。
5
二、黑体辐射实验规律
TT 平行光管 三棱镜 实验装置
6
二、黑体辐射实验规律
e0(,T)
实验结果
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
7
二、黑体辐射实验规律
M0(T)
紫 外 灾
高中人教版物理选修3-5课件：17-1能量量子化1
能量量子化
1 怎样通过实验来测出 黑体辐射的规律？ 让黑体温度升高，则它通过孔向外辐射电磁波，利用分光技术和热电偶等设备， 测出不同波长电磁波的强度，再以波长为横轴，强度为纵轴，描点连线，图象就是 黑体辐射的实验规律 2 那么黑体辐射的实验规律的图象是什么样？ 即温度越高，各种波长的电磁波的强度都增大，但最大值向短波方向移动
冶金和对星体研究的需要，要根据其发出的光谱确定它的温度 要研究辐射规律，必须找出一种物体，它辐射的不同波长的电磁波的强度分布只 与温度有关，与物质的材料和表面情况无关
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
1
5 怎样找到黑体？ ——小孔空腔
能量量子化
3 物体自发辐射的不同波长的电磁波的强度分布有何规律？
（1）物体温度不同，不同波长的电磁波的强度分布不同 （2）物质材料不同，物体表面情况不同，所辐射的不同波长的电磁波的强度分布 也不
1
3 研究辐射有何意义？ 这样的物体有没有呢？ 有！就是黑体。 4 什么是黑体？
能量量子化
一 近代量子理论产生的时代背景——黑体辐射
第十七章
波粒二象性
—微观世界的科学
1
本节课学习目标
能量量子化
1 知道什么叫做黑体，知道什么叫做黑体辐射 2 大体知道黑体辐射随温度变化是一种什么规律 3 知道普朗克量子理论在在什么时代背景下产生的
4 知道普朗克量子理论是什么意思
5 掌握能量子的公式及普朗克常量
请同学们先阅读教材第27页至第30页，再回答问题
3 那么经典理论能解释黑体辐射的实验规律吗？ 经典理论无法解释黑体辐射的实验规律，即根据经典理论算出来的跟实际辐射的 不相符，甚至相差很大，
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微粒，它们的能量是某一最小能量 的整数倍：E = nε n = 1，2，…
能 量
经典 量子
2. ε 叫能量子，简称量子，n 为量子数，它只取正整数 — 能
量量子化；
3. 谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；
4. 对于频率为 ν 的谐振子，最小能量为：ε = hν
h = 6.626? 10 ─34 J·s — 普朗克常量
1. 黑体是个理想化的模型。 例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体 2. 对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。 3. 一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础 1. 测量黑体辐射的实验原理图
根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，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 度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为 橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内 光的颜色大致估计炉内的温度。
3. 对应于3.4× l0 ─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？
死后他的墓碑上只刻着他的姓名和
h = 6.626? 10 ─ 34 J·s
1. 下列叙述正确的是 ( ACD )
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
2. 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，这是根据什么道理 ?
3. 经典物理学所遇到的困难
解释实验曲线 ── 一朵令人不安的乌云
M ?? ,T ? 实验值
瑞
紫
利
外─
灾 难
金 斯 线
1) 维恩的半经验公式： 短波符合，长波不符合 2) 瑞利 ─ 金斯公式： 长波符合，短波荒唐
── 紫外灾难
维恩线 0 1 2 3 4 5 67 8
? /μm
普朗克能量子假说 1. 辐射物体中包含大量振动着的带电
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
2πh ? 3
M(T) ? c2 eh? kT ? 1
h = 6.626? 10 ─34 J·s
M.Planck 德国人 1858 －1947M ?Biblioteka ,T ? 实验值瑞紫
利
外─
灾 难
金 斯 线
2πh ? 3
解：根据公式 ε = hν 和 ν = c/λ 得 ν = ε/h = 5.13× 1014 Hz λ = c/ν = 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× l0─7 m。
向外发射的电磁波能量 = 从外界吸收的能量
一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内 已经粉刷，如果从远处看窗内，你会发现什么？ 为什么？
向远处观察打开的窗子近似黑色
不透明材料 制成的带小孔的空腔
空腔上的小孔
物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。
如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完 全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为 绝对黑体，简称 黑体。
加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的 黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
T
T
空腔
平行光管
三棱镜
2. 辐射强度
单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的 总辐射能，称为辐射强度。
特点：随温度的升高 ①各种波长的辐射强度都在
增加； ②绝对黑体的温度升高时，
辐射强度的最大值向短 波方向移动。
注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。
4. 热辐射的主要成分： 室温时，波长较长的电磁波；高 温时，波长较短的电磁波。
直觉: 低温物体发出的是红外光；
炽热物体发出的是 可见光；
高温物体发出的是 紫外光。
5. 热平衡状态：物体的温度恒定时，物体所吸收的能量 等于在同一时间内辐射的能量，这时得到的辐射称为平 衡热辐射。
在火炉旁边有什么感觉？ 投在炉中的铁块开始是什么颜色？过一会有是什么颜色？
加热铁
1. 概念：固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波长的电 磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波 的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
800 K
1000 K
1200 K
1400 K
例如：铁块 温度? 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。
2. 原因：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个
分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率做
无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁
场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。
3. 特点：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度 升高，电磁波的短波成分增加。
M(T) ? c2 eh? kT ? 1
h = 6.626? 10 ─34 J·s
维恩线
普朗克
0123 4 5 67 8
λ/μm
爱
普
因
朗
斯
克
坦
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。
能 量
经典 量子
2. ε 叫能量子，简称量子，n 为量子数，它只取正整数 — 能
量量子化；
3. 谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；
4. 对于频率为 ν 的谐振子，最小能量为：ε = hν
h = 6.626? 10 ─34 J·s — 普朗克常量
1. 黑体是个理想化的模型。 例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体 2. 对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。 3. 一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础 1. 测量黑体辐射的实验原理图
根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，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 度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为 橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内 光的颜色大致估计炉内的温度。
3. 对应于3.4× l0 ─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？
死后他的墓碑上只刻着他的姓名和
h = 6.626? 10 ─ 34 J·s
1. 下列叙述正确的是 ( ACD )
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
2. 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，这是根据什么道理 ?
3. 经典物理学所遇到的困难
解释实验曲线 ── 一朵令人不安的乌云
M ?? ,T ? 实验值
瑞
紫
利
外─
灾 难
金 斯 线
1) 维恩的半经验公式： 短波符合，长波不符合 2) 瑞利 ─ 金斯公式： 长波符合，短波荒唐
── 紫外灾难
维恩线 0 1 2 3 4 5 67 8
? /μm
普朗克能量子假说 1. 辐射物体中包含大量振动着的带电
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
2πh ? 3
M(T) ? c2 eh? kT ? 1
h = 6.626? 10 ─34 J·s
M.Planck 德国人 1858 －1947M ?Biblioteka ,T ? 实验值瑞紫
利
外─
灾 难
金 斯 线
2πh ? 3
解：根据公式 ε = hν 和 ν = c/λ 得 ν = ε/h = 5.13× 1014 Hz λ = c/ν = 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× l0─7 m。
向外发射的电磁波能量 = 从外界吸收的能量
一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内 已经粉刷，如果从远处看窗内，你会发现什么？ 为什么？
向远处观察打开的窗子近似黑色
不透明材料 制成的带小孔的空腔
空腔上的小孔
物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。
如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完 全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为 绝对黑体，简称 黑体。
加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的 黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
T
T
空腔
平行光管
三棱镜
2. 辐射强度
单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的 总辐射能，称为辐射强度。
特点：随温度的升高 ①各种波长的辐射强度都在
增加； ②绝对黑体的温度升高时，
辐射强度的最大值向短 波方向移动。
注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。
4. 热辐射的主要成分： 室温时，波长较长的电磁波；高 温时，波长较短的电磁波。
直觉: 低温物体发出的是红外光；
炽热物体发出的是 可见光；
高温物体发出的是 紫外光。
5. 热平衡状态：物体的温度恒定时，物体所吸收的能量 等于在同一时间内辐射的能量，这时得到的辐射称为平 衡热辐射。
在火炉旁边有什么感觉？ 投在炉中的铁块开始是什么颜色？过一会有是什么颜色？
加热铁
1. 概念：固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波长的电 磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波 的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
800 K
1000 K
1200 K
1400 K
例如：铁块 温度? 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。
2. 原因：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个
分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率做
无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁
场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。
3. 特点：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度 升高，电磁波的短波成分增加。
M(T) ? c2 eh? kT ? 1
h = 6.626? 10 ─34 J·s
维恩线
普朗克
0123 4 5 67 8
λ/μm
爱
普
因
朗
斯
克
坦
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。