普朗克 物理学家简介 教学课件
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4.1 普朗克黑体辐射理论 课件(共20张PPT)
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2. 辐射的原因: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,形成的电磁波谱。
3. 特性:室温时,主要成分是波长较长的电磁波;当温度升高时,波长较短的电
磁波成分越来越强。
辐射强度及波长成分的分布随温度变化
新知讲解
一、黑体与黑体辐射
1.黑体:如果一个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: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。
注意:(1)黑体是个理想化的模型。
(2)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
D.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长方向移动
谢 谢
按波长的分布只与黑体的温度有关。
新知讲解
二、黑体辐射的实验规律
1.测量黑体辐射的实验原理图
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
空腔
平行光管
三棱镜
新知讲解
二、黑体辐射的实验规律
2.辐射强度按波长分布与温度的关系
特点:随温度的升高
①各种波长的辐射强度都在增加;
普朗克黑体辐射理论
新知导入
1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,物理学家威廉·汤姆孙勋爵作了
展望新世纪的发言:
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
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
上去才是黑色的;有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射,
看起来会很明亮,如带小孔的炼钢炉腔.一些发光的物体(如太
阳、白炽灯灯丝)有时也可以被看作黑体.
3.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,黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关,
与构成黑体的材料、形状无关.
4.一般物体与黑体的比较.
3.只有高温物体才能辐射电磁波.(×)
4.黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关.(√ )
5.随着温度的升高,黑体辐射电磁波的强度的极大值向波长较
长的方向移动.(×)
6.微观粒子的能量只能是能量子的整数倍.(√ )
7.能量子不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比.(√ )
探究一
黑体与黑体辐射
能从窗户射出的光极弱,所以房内看起来较暗.
2.如图所示,一个用不透明材料制成的空心容器,器
壁上开一小孔,带小孔的容器能否看成绝对黑体?
答案:外界经小孔射入容器的光在内部多次反射和
吸收,没有光射出,所以带小孔的容器可以看成绝对
黑体.
3.黑体和普通物体都存在热辐射,为什么科学家研究物体热辐
射的规律选择的是黑体而不是普通物体?
项目
一般物体
辐射电磁波的情况与温度有
热辐射特点
关,与材料的种类及表面状
况有关
吸收、反射
电磁波的特点
既吸收又反射电磁波,其能
力与材料的种类及入射电磁
波波长等因素有关
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
完全吸收入射的各种电磁波,
不反射
【典例1】(多选)按照推算,宇宙中应存在黑体辐射.科学家发
现了宇宙微波背景辐射的光谱形状及其温度在不同方向上的
看起来会很明亮,如带小孔的炼钢炉腔.一些发光的物体(如太
阳、白炽灯灯丝)有时也可以被看作黑体.
3.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,黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关,
与构成黑体的材料、形状无关.
4.一般物体与黑体的比较.
3.只有高温物体才能辐射电磁波.(×)
4.黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关.(√ )
5.随着温度的升高,黑体辐射电磁波的强度的极大值向波长较
长的方向移动.(×)
6.微观粒子的能量只能是能量子的整数倍.(√ )
7.能量子不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比.(√ )
探究一
黑体与黑体辐射
能从窗户射出的光极弱,所以房内看起来较暗.
2.如图所示,一个用不透明材料制成的空心容器,器
壁上开一小孔,带小孔的容器能否看成绝对黑体?
答案:外界经小孔射入容器的光在内部多次反射和
吸收,没有光射出,所以带小孔的容器可以看成绝对
黑体.
3.黑体和普通物体都存在热辐射,为什么科学家研究物体热辐
射的规律选择的是黑体而不是普通物体?
项目
一般物体
辐射电磁波的情况与温度有
热辐射特点
关,与材料的种类及表面状
况有关
吸收、反射
电磁波的特点
既吸收又反射电磁波,其能
力与材料的种类及入射电磁
波波长等因素有关
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
完全吸收入射的各种电磁波,
不反射
【典例1】(多选)按照推算,宇宙中应存在黑体辐射.科学家发
现了宇宙微波背景辐射的光谱形状及其温度在不同方向上的
第四章 1 《普朗克黑体辐射理论》课件ppt
则认为能量是一份一份的,每一份是一个最小能量单位,即能量不是连续的。
宏观世界中我们认为能量是连续变化的是因为每一个能量子的能量都很
小,宏观变化中有大量的能量子,就可以看作连续的。而研究微观粒子时,
单个的能量子能量就显示出不连续性。
知识归纳
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
B.当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高
C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中
该颜色的光强度最强
D.早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时
分太阳温度最高
【答案】BC
【解析】由辐射强度随波长变化关系图知,随着温度的升高,各种
波长的波的辐射强度都增加,而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波,
(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,各种波长的辐射强度都会增加,辐射强度的极大值向
波长较短的方向移动。
实例引导
例1 (多选)在实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(
D.黑体辐射无任何实验依据
答案 B
解析 黑体并不是真实存在的,A错误;普朗克引入能量子的概念,得出黑体
辐射的强度按波长分布的公式,与实验符合得非常好,并由此开创了物理学
的新纪元,故B正确;随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,故C错
误;黑体辐射是有实验依据的,故D错误。
课堂篇 探究学习
探究一
)
A.T1>T2
宏观世界中我们认为能量是连续变化的是因为每一个能量子的能量都很
小,宏观变化中有大量的能量子,就可以看作连续的。而研究微观粒子时,
单个的能量子能量就显示出不连续性。
知识归纳
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
B.当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高
C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中
该颜色的光强度最强
D.早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时
分太阳温度最高
【答案】BC
【解析】由辐射强度随波长变化关系图知,随着温度的升高,各种
波长的波的辐射强度都增加,而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波,
(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,各种波长的辐射强度都会增加,辐射强度的极大值向
波长较短的方向移动。
实例引导
例1 (多选)在实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(
D.黑体辐射无任何实验依据
答案 B
解析 黑体并不是真实存在的,A错误;普朗克引入能量子的概念,得出黑体
辐射的强度按波长分布的公式,与实验符合得非常好,并由此开创了物理学
的新纪元,故B正确;随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,故C错
误;黑体辐射是有实验依据的,故D错误。
课堂篇 探究学习
探究一
)
A.T1>T2
普朗克简介
时间表
•1858.4.23生于德国基尔
•1867年全家搬去了慕尼黑,普朗克在慕尼 黑的中学读书时受到数学家奥斯卡·冯·米勒 的启发,对数理方面产生兴趣。 •1874年(16岁)普朗克入慕尼黑大学攻读 数学,后改读物理学。
•1877年(19岁)转入柏林大学。
• 1879年(21岁)获得博士学位。
• 1880年(22)在慕尼黑大学担任物理讲师
• 1885年被基尔大学聘为理论物理特约教授
• 1887年3月,普朗克与玛丽·梅尔克结婚,后育有4 个孩子。
• 1900年提出了能量量子化。提出了一个重要的物理 学常数--普朗克常数。
•1丽9特11·年冯3·赫月斯普林朗结克婚与。他的第二任妻子玛格 •1918年获诺贝尔物理学奖。 •1926年,普朗克成为英国皇家学会会 员,同时还担任了柏林威廉皇家研究 所所长。
谢谢
郑加敏
2016.3.7
•1947年10月逝世,终年89岁。
普朗克量子论
带电微粒辐射或吸收能量时,只能是辐射 或吸收某个最小能量值的整数倍,这个不 可再分的最小能量值e叫做能量子。
e=hν
• 其中ν是电磁波的频率,h称为 普朗克常h=6.626x10—34J·s
背景
•黑体辐射 两公式一在长波方面不符,一在短 波不符。普朗克提出能量量子化假说,推得 公式与实验结果很好吻合。
普朗克
马克斯·普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858年4月23日-1947年10月4 日),德国物理学家、量子论的奠基者、 二十世纪两大最重要的物理学家之一。
家庭教育良好
•普朗克的曾祖父和祖父都是哥廷根的 神学教授, •父亲是基尔和慕尼黑的法学教授, •叔叔也是哥廷根的法学家和德国民法 典的重要创立者之一。
4-1 普朗克黑体辐射理论(教学课件)-高中物理人教版(2019) 选择性必修第三册
目录
09
板书设计
10
教学反思
11
教学创新
一、课程标准
1.通过实验,了解光电效应现象。知道爱因斯坦光 电效应方程及其意义。 2.能根据实验结论说明光的波粒二象性。
二、教材分析
本节由黑体与黑体辐射、黑体辐射的实验规律和能 量子三部分内容组成。教材着重介绍了在研究不同 温度下黑体辐射强度与波长关系时,经典理论结果 与实验事实之间产生的矛盾。为了解决这个矛盾, 普朗克提出了能量子的假说。教学中要注意引导学 生感受科学家进行探究的科学方法与科学精神。
六、教学重点与难点
重点:掌握黑体辐射的规律,理解能量子的概念,提高 分析问题、解决问题的能力。
难点:掌握黑体辐射的规律,理解能量子的概念,提高 分析问题、解决问题的能力。
七、教学与学法
讲授为主; 启发、引导为辅。
八、教学过程
一、黑体与黑体辐射
1.黑体: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。 思考:那怎么样才能得到一个黑体啊?
十一、教学创新
本文以黑体辐射为例,探讨了将物理课程 与思政教育相结合的具体实践。量子物理 具有完整的知识体系,也是思想政治教育 的“富矿”,因此它能培养学生的科学思 维、培养学生运用物理规律解决实际问题 的能力,同样也能在探究自然规律的过程 中悟出很多人生哲理,激发爱国情怀,通 晓思想政治中的真理。
3. 普朗克的解释
普朗克找到了一个数学公式,它 与实验吻合得非常完美。
维恩公式和瑞利——金斯公式, 其实就是普朗克公式的特殊情况。
三、能量子 组成黑体的振动着的帯电微粒的能量,只能是某一最小能
量值ε的整数倍。例如,可能是ε或2ε、3ε…这个不可再分的最 小能量值ε叫做能量子。
09
板书设计
10
教学反思
11
教学创新
一、课程标准
1.通过实验,了解光电效应现象。知道爱因斯坦光 电效应方程及其意义。 2.能根据实验结论说明光的波粒二象性。
二、教材分析
本节由黑体与黑体辐射、黑体辐射的实验规律和能 量子三部分内容组成。教材着重介绍了在研究不同 温度下黑体辐射强度与波长关系时,经典理论结果 与实验事实之间产生的矛盾。为了解决这个矛盾, 普朗克提出了能量子的假说。教学中要注意引导学 生感受科学家进行探究的科学方法与科学精神。
六、教学重点与难点
重点:掌握黑体辐射的规律,理解能量子的概念,提高 分析问题、解决问题的能力。
难点:掌握黑体辐射的规律,理解能量子的概念,提高 分析问题、解决问题的能力。
七、教学与学法
讲授为主; 启发、引导为辅。
八、教学过程
一、黑体与黑体辐射
1.黑体: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。 思考:那怎么样才能得到一个黑体啊?
十一、教学创新
本文以黑体辐射为例,探讨了将物理课程 与思政教育相结合的具体实践。量子物理 具有完整的知识体系,也是思想政治教育 的“富矿”,因此它能培养学生的科学思 维、培养学生运用物理规律解决实际问题 的能力,同样也能在探究自然规律的过程 中悟出很多人生哲理,激发爱国情怀,通 晓思想政治中的真理。
3. 普朗克的解释
普朗克找到了一个数学公式,它 与实验吻合得非常完美。
维恩公式和瑞利——金斯公式, 其实就是普朗克公式的特殊情况。
三、能量子 组成黑体的振动着的帯电微粒的能量,只能是某一最小能
量值ε的整数倍。例如,可能是ε或2ε、3ε…这个不可再分的最 小能量值ε叫做能量子。
普朗克英文简介
he only conducted several experiments with Jolly.
Before long, he diverted his attention from
experiments to theoretical physics. In 1877, he transferred to another school in Berlin. There he studied under Hermann von Helmholtz, Gustav
精选完整ppt课件
8
The Quantization of Energy
In order to get a conclusion which was consistent with the experiment, Planck made a lot of attempts and had a fierce ideological struggle(思想斗争). Finally he had to compromise with himself and admitted that: some laws of microcosm(微观世界)might look very strange in the shoes of macrocosm(宏观世界). In 1900, he made a crazy assumption: the energy of microscopic particle(微 观粒子)can only be integer times(整数倍)of a minimum quantity. He called this quantity as energy quantum(能量 子)which couldn’t be divided anymore. Depending on the assumption of energy quantum, Planck derived(推导出) the formula. So consistent was it with the results that nobody could agree more.
4-1 普朗克黑体辐射理论(教学课件)- 高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
答案B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课堂演练
2.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.物体的个数 B.物体所受的重力
C.物体的动能 D.物体的长度
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、
答案AD
课堂检测
E=nε=Pt
4.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6.63×10-34 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(
)
答案A
A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 W
b.随着温度的升高,各种波长的辐射强度都会增加,辐射强度的极大值增大且向
波长较短的方向移动(左移)。
典例引导
例1 (多选)在实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( AD)
A.T1>T2
变式训练1下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,
符合黑体辐射实验规律的是(
)
答案A
1.普朗克黑体辐射理论
三、能量子
情境探究
很多物理学家都想应用经典物理学对黑体辐射实验规律进行解释,都遭
遇无法克服的困难。
德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进行了系统的理论研究,于1900年推
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课堂演练
2.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.物体的个数 B.物体所受的重力
C.物体的动能 D.物体的长度
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、
答案AD
课堂检测
E=nε=Pt
4.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6.63×10-34 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(
)
答案A
A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 W
b.随着温度的升高,各种波长的辐射强度都会增加,辐射强度的极大值增大且向
波长较短的方向移动(左移)。
典例引导
例1 (多选)在实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( AD)
A.T1>T2
变式训练1下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,
符合黑体辐射实验规律的是(
)
答案A
1.普朗克黑体辐射理论
三、能量子
情境探究
很多物理学家都想应用经典物理学对黑体辐射实验规律进行解释,都遭
遇无法克服的困难。
德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进行了系统的理论研究,于1900年推
普朗克黑体辐射理论-ppt课件
2.1900年,爱因斯坦从苏黎世联邦工业大学毕业,5年后受量子化启发 提出了光量子,成功的解释了光电效应。1921年获诺奖。
3.1900年15岁的玻尔(Niels Bohr)正在哥本哈根的中学里读书。13年 后,他提出了原子轨道量子化,成功解释了氢原子发光现象。1922年 获诺奖
4.1900年,康普顿8岁,23年后,通过实验最终使物理学家们 确认光量子图景的实在性,1927年获诺奖。
2.表达式 ε = hν
1)ν是带电微粒的振动频率 波源的频率 即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
2)h 常量 普朗克常量 h=6.62607015×10-34 J·s
带电微粒辐射或 吸收能量E=nε
n=1,2,…
能量量子化
四、能量量子化——物理学的新纪元
1.1900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, 为我们打开了量子之门。1918年获诺奖。
一、黑体与黑体辐射
1.黑体 理想模型 “完美的”吸收器、发射器
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。
已知物体都能辐射红外线(电磁波)
烟煤
2.黑体辐射的特点
电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 这样的辐射更能反映具有普遍意义的热辐射客观规律
一、黑体与黑体辐射
大多数人想改造这个世界,但却极少数人想改造自己
——列夫·托尔斯泰
但最终确是极少数改造自己的人改造了世界
选择性必修三
电磁波的 粒子性认识
原子结构的 认识
波粒二象性
选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性
3.1900年15岁的玻尔(Niels Bohr)正在哥本哈根的中学里读书。13年 后,他提出了原子轨道量子化,成功解释了氢原子发光现象。1922年 获诺奖
4.1900年,康普顿8岁,23年后,通过实验最终使物理学家们 确认光量子图景的实在性,1927年获诺奖。
2.表达式 ε = hν
1)ν是带电微粒的振动频率 波源的频率 即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
2)h 常量 普朗克常量 h=6.62607015×10-34 J·s
带电微粒辐射或 吸收能量E=nε
n=1,2,…
能量量子化
四、能量量子化——物理学的新纪元
1.1900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, 为我们打开了量子之门。1918年获诺奖。
一、黑体与黑体辐射
1.黑体 理想模型 “完美的”吸收器、发射器
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。
已知物体都能辐射红外线(电磁波)
烟煤
2.黑体辐射的特点
电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 这样的辐射更能反映具有普遍意义的热辐射客观规律
一、黑体与黑体辐射
大多数人想改造这个世界,但却极少数人想改造自己
——列夫·托尔斯泰
但最终确是极少数改造自己的人改造了世界
选择性必修三
电磁波的 粒子性认识
原子结构的 认识
波粒二象性
选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性
物理学家——普朗克PPT课件
• 瑞利-金斯公式表明,在辐射频率趋向于无穷大时辐射的计算结果趋 于无穷,和实验数据无法吻合,这一事件被戏称为“紫外灾难”。
第14页/共23页
主要成就
• 普朗克黑体辐射公式
• 普朗克从1896年开始对热辐射进行了系统的研究。他经过几年艰 苦努力,终于导出了一个和实验相符的公式。
• 他于1900年10月下旬在《德国物理学会通报》上发表一篇只有 三页纸的论文,题目是《论维恩光谱方程的完善》,第一次提出 了黑体辐射公式。
第8页/共23页
人物经历
• 学术事业
• 在慕尼黑任教期间,他继续在热理论领域的工作,并提出了热动 力学公式,却未发觉这一公式此前已由约西亚·威拉德·吉布斯提出 过。
• 鲁道夫·克劳修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的工作中处于中 心位置。
第9页/共23页
人物经历
• 学术事业
• 1885年4月,基尔大学聘请普朗克担任理论物理学教授,继续他 对熵及其应用的研究,为阿累尼乌斯的电解质电离理论提供了热 力学解释,但却是矛盾的。
为物理学会的名誉会长。
第17页/共23页
主要成就
• 普朗克的墓在哥庭根市公 墓内,其标志是一块简单 的矩形石碑,上面只刻着 他的名字,下角写着:尔 格·秒。 他的墓志铭就是 一行字: h=6.63×10^-34 J· S
• 这也是对他毕生最大贡献: 提出量子假说的肯定。
第18页/共23页
主要成就
• 普朗克主要从鲁道夫·克劳修斯的讲义中自学, 并受到这位热力学奠基人的重要影响,热学理 论成为了普朗克的工作领域。
第7页/共23页
人物经历
• 大学时代
• 1878年10月,普朗克在慕尼黑完成了教师 资格考试。
• 1879年2月递交了他的博士论文《关于热 力学第二定律》。
第14页/共23页
主要成就
• 普朗克黑体辐射公式
• 普朗克从1896年开始对热辐射进行了系统的研究。他经过几年艰 苦努力,终于导出了一个和实验相符的公式。
• 他于1900年10月下旬在《德国物理学会通报》上发表一篇只有 三页纸的论文,题目是《论维恩光谱方程的完善》,第一次提出 了黑体辐射公式。
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人物经历
• 学术事业
• 在慕尼黑任教期间,他继续在热理论领域的工作,并提出了热动 力学公式,却未发觉这一公式此前已由约西亚·威拉德·吉布斯提出 过。
• 鲁道夫·克劳修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的工作中处于中 心位置。
第9页/共23页
人物经历
• 学术事业
• 1885年4月,基尔大学聘请普朗克担任理论物理学教授,继续他 对熵及其应用的研究,为阿累尼乌斯的电解质电离理论提供了热 力学解释,但却是矛盾的。
为物理学会的名誉会长。
第17页/共23页
主要成就
• 普朗克的墓在哥庭根市公 墓内,其标志是一块简单 的矩形石碑,上面只刻着 他的名字,下角写着:尔 格·秒。 他的墓志铭就是 一行字: h=6.63×10^-34 J· S
• 这也是对他毕生最大贡献: 提出量子假说的肯定。
第18页/共23页
主要成就
• 普朗克主要从鲁道夫·克劳修斯的讲义中自学, 并受到这位热力学奠基人的重要影响,热学理 论成为了普朗克的工作领域。
第7页/共23页
人物经历
• 大学时代
• 1878年10月,普朗克在慕尼黑完成了教师 资格考试。
• 1879年2月递交了他的博士论文《关于热 力学第二定律》。
4-1 普朗克黑体辐射理论(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
均波长λ=6.0×10-7m,在距电灯10 m远处,以电灯为球心的球面上,1 m2的
面积每秒通过的光子数约 ( )
A.2×1017个
B.2×1016个
C.2×1015个
D.2×1023个
解析:光是电磁波,辐射能量也是一份一份地进行的,功率为100 W的电灯 每秒产生光能E=100 J,设电灯每秒发射的能量子数为n,E=nhν=nhcλ , 在以电灯为球心的半径为10 m的球面上,1 m2的面积每秒通过的能量子数
[判断] 1.某物体能完全吸收入射的各种电磁波而不反射电磁波,这个物体是黑体。
(√)
2.将物体温度升高,物体辐射电磁波的强度将变大。 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。 4.热辐射只能产生于高温物体。
(√ ) (√ ) (✕ )
5.微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。
(√ )
解析:一般材料的物体辐射能量的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波 长、时间的长短和发射的面积,而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,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, T1>T2,本题正确选项为A、D。 答案:AD
3.一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点 热辐射不一定需要高温,任何温度都能发生热辐射,只是温度低时辐射弱,温 度高时辐射强。在一定温度下,不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。
热辐射特点
吸收、反射的特点
一般 辐射电磁波的情况与温度有关, 既吸收又反射,其能力与材料的种 物体 与材料的种类、表面状况有关 类及入射波的波长等因素有关
普朗克黑体辐射理论(高中物理教学课件)
A.是紫外线
B.是红外线
C.光子能量约为1.3×10-18 J
D.光子数约为每秒3.8×1016个
例10.萤火虫是一种能发光的小昆虫,我国古代有人叫它 “夜照”.萤火虫主要生活在树丛中、小河边.夏天的夜晚, 它在空中飞来飞去,尾部那黄绿色的光点一闪一闪的,像一 盏盏小灯笼.通常情况下灯泡只有10%的功率用以发光,其 余的90%全都转化成热浪费了.而萤火虫却不发热,可以使 其功率全部用以发光.若萤火虫发光的功率P=0.01 W,设 其发光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,普朗克常量
二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4,
则这两束光的光子能量之比和波长之比分别为( D )
A.4∶5 4∶5
B.5∶4 4∶5
C.5∶4 5∶4
D.4∶5 5∶4
例8.一盏电灯的发光功率为100W,假设它发出的光向四
周均匀辐射,光的平均波长为λ=6.0×10-7m,普朗克常
量为6.63×10-34J·s,光速为3×108m/s,在距电灯10m远
一.黑体与黑体辐射
1.热辐射:一切物体都在辐射电磁波,这种辐射 与物体的温度有关,所以叫作热辐射 2.黑体: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 3.黑体辐射: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
注意: ①一般物体辐射与温度、材料、表面状况(形状)有关 ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有 关。
第26章 原子结构和波粒二象性
01.普朗克黑体辐射理论 图片区
十九世纪末期,经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为 三大支柱的经典物理理论已经形成。1900年初开尔文勋爵在皇家 学会的新年致辞中总结说:“动力理论肯定了热和光是运动的两 种方式,现在,它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了,第 一朵乌云出现在光的波动理论上(以太理论),第二朵乌云出现 在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上(黑体辐射)。”
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 课件(共17张PPT).ppt
3.能量的量子化(E=nε):
在微观世界中能量是量子化的(微观粒子的能量是分
立的不连续的,宏观世界(经典)中能量是连续的)
四、量子论诞生的历史意义
• 能量子概念的提出打破了一切自然过程都是连续变 化的经典看法
• 敲开了人类认识微观世界的大门 • 解决了黑体辐射问题 • 为量子力学的建立打下了基础
1. 对黑体的认识,下列说法正确的是( ) D A.黑体不仅能吸收电磁波,也能反射电磁波 B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关,还与材料 的种类及其表面状况有关 D.黑体是一种理想化模型,实际物体没有绝对黑体
辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
B.能量子假说中将每一份能量单位,称为“能量子” C.能量子假说中的能量子的能量ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h 为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的,是不可分割的
E.辐射和吸收的能量是量子化的
ABCE
4. 两束能量相同的色光,都垂直地照射到同一物体表面,第一束光在 某段时间内打在物体表面的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表 面的光子(能量子)数之比为5∶4,则这两束光的光子能量之比和波长之 比分别为( ) D A.4∶5 4∶5 B.5∶4 4∶5 C.5∶4 5∶4 D.4∶5 5∶4
小结
补充:电磁波谱
电磁波按照它们的波长λ或频率v等大小顺序进行排列,这就是 电磁波谱
(按λ从大到小分布)
λ减小 v增大
波长λ频率v关系:
(c为光速)
C.7.0×10-10 W
D.1.2×10-18 W
8.一盏电灯的发光功率为100 W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光 的平均波长为λ=6.0×10-7 m,普朗克常量为6.63×10-34 J·s,光速为 3×108 m/s,在距电灯10 m远处,以电灯为球心的球面上,1 m2的面积
4.1普朗克黑体辐射理论课件ppt—人教版高中物理选择性必修三
K)来定义千克。大K是国际千克原器 1900年普朗克的假设第一次为人们揭开了微观世界物理规律面纱的一角。
从太阳能所依赖的光电效应,到玻尔的原子模型,再到海森堡不确定性原理,我们都能看到普朗克常数的身影。
(IPK),是一个铂-铱合金圆柱体。它 了解量子假说,领会科学解释中科学假说方法
2018年11月16日,在第26届国际度量衡大会中,60个成员国代表投票通过了对千克的重新定义:
整数倍,把不可再分的能量值ε叫做能量子 它被密封在三个嵌套的玻璃钟形罩内,储存在法国赛弗尔的国际度量衡局(BIPM)内的一个金库中。
大K是国际千克原器(IPK),是一个铂-铱合金圆柱体。 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。 大K是国际千克原器(IPK),是一个铂-铱合金圆柱体。 量子论使人们认识了微观世界的运动规律,并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。
• 例如:弹簧振子的能量,可以是任何值
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。
• 1900年普朗克的假设第 一次为人们揭开了微观 世界物理规律面纱的一 角。普朗克本人因此获 得1918年诺贝尔物理学 奖。
《探索的动机》——爱因斯坦
• 1918年,在普朗 克60岁生日宴会 上,爱因斯坦发 表了题为《探索 的动机》的著名 演讲。
自1889年起,国际度量衡大会(GCWM) 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。
1931年,五位诺贝尔得主齐聚一堂,左二和中间两位分别是爱因斯坦和普朗克。
的成员国便一致同意使用大K(Le Grand 是带电微粒的振动频率,也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
自1889年起,国际度量衡大会(GCWM)的成员国便一致同意使用大K(Le Grand K)来定义千克。
从太阳能所依赖的光电效应,到玻尔的原子模型,再到海森堡不确定性原理,我们都能看到普朗克常数的身影。
(IPK),是一个铂-铱合金圆柱体。它 了解量子假说,领会科学解释中科学假说方法
2018年11月16日,在第26届国际度量衡大会中,60个成员国代表投票通过了对千克的重新定义:
整数倍,把不可再分的能量值ε叫做能量子 它被密封在三个嵌套的玻璃钟形罩内,储存在法国赛弗尔的国际度量衡局(BIPM)内的一个金库中。
大K是国际千克原器(IPK),是一个铂-铱合金圆柱体。 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。 大K是国际千克原器(IPK),是一个铂-铱合金圆柱体。 量子论使人们认识了微观世界的运动规律,并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。
• 例如:弹簧振子的能量,可以是任何值
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。
• 1900年普朗克的假设第 一次为人们揭开了微观 世界物理规律面纱的一 角。普朗克本人因此获 得1918年诺贝尔物理学 奖。
《探索的动机》——爱因斯坦
• 1918年,在普朗 克60岁生日宴会 上,爱因斯坦发 表了题为《探索 的动机》的著名 演讲。
自1889年起,国际度量衡大会(GCWM) 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。
1931年,五位诺贝尔得主齐聚一堂,左二和中间两位分别是爱因斯坦和普朗克。
的成员国便一致同意使用大K(Le Grand 是带电微粒的振动频率,也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
自1889年起,国际度量衡大会(GCWM)的成员国便一致同意使用大K(Le Grand K)来定义千克。
4.1普朗克黑体辐射理论(教学课件)-高中物理(人教版2019选择性必修第三册)
A.T1<T2<T3<T4 B.T1>T2>T3>T4 C.随着温度的升高,辐射强度的最大值向波长较短的方向移动 D.随着温度的升高,辐射强度的最大值向波长较长的方向移动
与黑体的温度有关。
(2)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,这个小孔就成了一
个绝对黑体。
不透明材料制成 的带小孔的空腔
3、特别提醒:
(1)热辐射不一定要高温,任何温度的物体都发出一定的热辐射,只是温度低 时辐射弱,温度高时辐射强。 (2)黑体是一个理想化的物理模型,实际不存在。 (3)黑体看上去不是一定是黑的,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, 例如:炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被看作 黑体来处理。
黑体辐射的理论解释
直接找规律有点儿困难,科学家打算结合理论来寻找这个公式。
+++
---
物体中存在带电微粒
带电微粒→震动→变化的电磁场
2、黑体辐射两种经典解释
德国物理学家维恩根据经典 热力学,在1896年提出了一 个辐射强度随波长及温度变 化的半经验公式——维恩公 式⑴。短波符合;长波不符合。
维恩线
假设有这样一种物体
外来各种波长的辐射能
不透明体 无任何反射
处 于 不透明体 能全部吸收各种波长的辐射能
某 一 温度
发射各种波长的热辐射能
这种假设的物体称为黑体
2、黑体辐射
(1)黑体辐射的特征:研究表明,对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况与
与黑体的温度有关。
(2)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,这个小孔就成了一
个绝对黑体。
不透明材料制成 的带小孔的空腔
3、特别提醒:
(1)热辐射不一定要高温,任何温度的物体都发出一定的热辐射,只是温度低 时辐射弱,温度高时辐射强。 (2)黑体是一个理想化的物理模型,实际不存在。 (3)黑体看上去不是一定是黑的,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, 例如:炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被看作 黑体来处理。
黑体辐射的理论解释
直接找规律有点儿困难,科学家打算结合理论来寻找这个公式。
+++
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物体中存在带电微粒
带电微粒→震动→变化的电磁场
2、黑体辐射两种经典解释
德国物理学家维恩根据经典 热力学,在1896年提出了一 个辐射强度随波长及温度变 化的半经验公式——维恩公 式⑴。短波符合;长波不符合。
维恩线
假设有这样一种物体
外来各种波长的辐射能
不透明体 无任何反射
处 于 不透明体 能全部吸收各种波长的辐射能
某 一 温度
发射各种波长的热辐射能
这种假设的物体称为黑体
2、黑体辐射
(1)黑体辐射的特征:研究表明,对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况与
物理学家普朗克简介
❖ 玻尔还是一位杰出的人道主义者和社会活动 家,当法西斯主义在欧洲横行的时候,他曾 帮助一大批德国和意大利学者免遭迫害。第 二次世界大战中,为了反对法西斯,他参加 研制原子弹。战后,他又是呼吁和平利用原 子能的知名人士。
❖ 尼尔斯·玻尔(Bohr,Niels)1885年10月7日生于 丹麦首都哥本哈根,父亲是哥本哈根大学的 生理学教授.从小受到良好的家庭教 育.1903年进入哥本哈根大学学习物理, 1909年获科学硕士学位,1911年获博士学 位.大学二年级时研究水的表面张力问题, 自制实验器材,通过实验取得了精确的数据, 并在理论方面改进了物理学家瑞利的理论, 研究论文获得丹麦科学院的金奖章.
格兰的内瑟霍尔逝世。由于装设大西洋海底 电缆有功,英国政府于1866年封他为爵士, 后又于1892年封他为男爵,称为开尔文男爵, 以后他就改名为开尔文。
❖ 1846年开尔文被选为格拉斯哥大学自然哲学 教授,自然哲学在当时是物理学的别名。开 尔文担任教授53年之久,到1899年才退休。 1904年他出任格拉斯哥大学校长,直到逝世。
研究中发现它是无价之宝,比先前可能设想的还要
贵重无数倍。假如不是他自己碰上这个宝藏,那么 无疑地,他的同事也会很快地、幸运地碰上它的。”
这当然是普朗克的谦虚。洛仑兹在评论普朗克关于
能量子这个大胆假设的时候所说的话,才道出了问
题的深入思考的人 才能得到。”
❖ 开尔文在电磁学理论和工程应用上研究成果 卓著。他曾用数学方法对电磁场的性质作了 有益的探讨,试图用数学公式把电力和磁力 统一起来。1846年便成功地完成了电力、磁 力和电流的“力的活动影像法”,这已经是 电磁场理论的雏形了(如果再前进一步,就 会深人到电磁波问题)。
❖ 普朗克常数是现代物理学中最重要的物理常 数,它标志着物理学从“经典幼虫”变成 “现代蝴蝶”。1906年普朗克在《热辐射讲 义》一书中,系统地总结了他的工作,为开 辟探索微观物质运动规律新途径提供了重要 的基础。
马克斯 普朗克
1877年至1878年,普朗克转学到柏林大学,在著名物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹和古斯塔夫·罗伯特·基 尔霍夫以及数学家卡尔·魏尔施特拉斯门下学习。普朗克晚年回忆这段经历时说,这三位教授的人品和治学态度 对他有深刻影响,但他们的讲课却不能吸引他。在柏林期间,普朗克主要从鲁道夫·克劳修斯的讲义中自学,并 受到这位热力学奠基人的重要影响,热学理论成为了普朗克的工作领域。
1878年10月,普朗克在慕尼黑完成了教师资格考试。
1879年2月递交了他的博士论文《关于热力学第二定律》。
家庭婚姻
马克斯·普朗克
1887年3月,普朗克与一个慕尼黑中学同学的妹妹玛丽·梅尔克(Marie Merck,1861~1909)结婚,婚后 生活在基尔,共有4个孩子卡尔(Karl,1888~1916)、双胞胎埃玛(Emma,1889~1919)和格雷特(Grete, 1889~1917)以及埃尔温(Erwin,1893~1945)。在普朗克前往柏林工作后,全家住在柏林的一栋别墅中,与 不计其数的柏林大学教授们为邻,普朗克的庄园发展成为了一个社交和音乐中心,许多知名的科学家如阿尔伯 特·爱因斯坦、奥托·哈恩和莉泽·迈特纳等都是普朗克家的常客,这种在家中演奏音乐的传统来自于亥姆霍兹 家。在度过了多年幸福的生活后,普朗克遇到了接踵而至的不幸。
受他的启发,爱因斯坦于1905年提出在空间传播的光也不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光量子, 简称光子,光子的能量E跟光的频率v成正比,即E=hv。这个学说以后就叫光量子假说。光子说还认为每一个光子 的能量只决定于光子的频率,例如蓝光的频率比红光高,所以蓝光的光子的能量比红光子的能量大,同样颜色的 光,强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少。
普朗克最大贡献是在19Βιβλιοθήκη 0年提出了能量量子化,其主要内容是:
1878年10月,普朗克在慕尼黑完成了教师资格考试。
1879年2月递交了他的博士论文《关于热力学第二定律》。
家庭婚姻
马克斯·普朗克
1887年3月,普朗克与一个慕尼黑中学同学的妹妹玛丽·梅尔克(Marie Merck,1861~1909)结婚,婚后 生活在基尔,共有4个孩子卡尔(Karl,1888~1916)、双胞胎埃玛(Emma,1889~1919)和格雷特(Grete, 1889~1917)以及埃尔温(Erwin,1893~1945)。在普朗克前往柏林工作后,全家住在柏林的一栋别墅中,与 不计其数的柏林大学教授们为邻,普朗克的庄园发展成为了一个社交和音乐中心,许多知名的科学家如阿尔伯 特·爱因斯坦、奥托·哈恩和莉泽·迈特纳等都是普朗克家的常客,这种在家中演奏音乐的传统来自于亥姆霍兹 家。在度过了多年幸福的生活后,普朗克遇到了接踵而至的不幸。
受他的启发,爱因斯坦于1905年提出在空间传播的光也不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光量子, 简称光子,光子的能量E跟光的频率v成正比,即E=hv。这个学说以后就叫光量子假说。光子说还认为每一个光子 的能量只决定于光子的频率,例如蓝光的频率比红光高,所以蓝光的光子的能量比红光子的能量大,同样颜色的 光,强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少。
普朗克最大贡献是在19Βιβλιοθήκη 0年提出了能量量子化,其主要内容是:
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பைடு நூலகம்
普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858―1947)
德国物理学家,量子物理学的开 创者和奠基人,1918年诺贝尔物理 学奖金的获得者。
普朗克的伟大成就,就是创立了 量子理论,这是物理学史上的一次巨 大变革。从此结束了经典物理学一统 天下的局面。
1900年,普朗克抛弃了能量是连续的传统经典物理观念, 导出了与实验完全符合的黑体辐射经验公式。在理论上导出 这个公式,必须假设物质辐射的能量是不连续的,只能是某 一个最小能量的整数倍。普朗克把这一最小能量单位称为 “能量子”。普朗克的假设解决了黑体辐射的理论困难。
普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858―1947)
德国物理学家,量子物理学的开 创者和奠基人,1918年诺贝尔物理 学奖金的获得者。
普朗克的伟大成就,就是创立了 量子理论,这是物理学史上的一次巨 大变革。从此结束了经典物理学一统 天下的局面。
1900年,普朗克抛弃了能量是连续的传统经典物理观念, 导出了与实验完全符合的黑体辐射经验公式。在理论上导出 这个公式,必须假设物质辐射的能量是不连续的,只能是某 一个最小能量的整数倍。普朗克把这一最小能量单位称为 “能量子”。普朗克的假设解决了黑体辐射的理论困难。