人教版高中物理选修3-5课件能量量子化
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人教课标版高中物理选修3-5：《能量量子化》课件-新版
能量
ε=hν
h=6.626*10-34J.s
经典 量子
Байду номын сангаас
e0 ( , T )
实验值
普朗克
1
2
3
4
5
6
7
8
9 λ (μ m)
普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 1.黑体辐射公式 1900.10.19 普朗克在德国 物理学会会议上提出一个 黑体辐射公式
2πh M (T ) 2 h / kT c e 1
对热辐射的初步认识:
任何物体任何温度均存在热辐射 温度 发射的能量 电磁波的短波成分 如一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
昏黄色
贼亮 刺眼
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 注意： 热辐射与温度有关 激光 日光灯发光不是热辐射
平衡热辐射
加热一物体 物体的温度恒定时
热辐射
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波 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。
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
这种与温度有关的辐射 称为热辐射 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程
h 6.626 10 焦 秒
34
黑体辐射的研究卓有成效地 展现在人们的眼前，紫外灾难 的疑点找到了，为人类解决了 一大难题。使热爱科学的人们 又一次倍感欣慰，但真理与谬 误之争就此平息了吗？
物理难题： 1888 年，霍瓦 (Hallwachs) 发 现一个带负电的金属板被紫外光照射会 放电。近10年以后，1897年，J.Thomson 发现了电子 ，此时，人们认识到那就是 从金属表面射出的电子，后来，这些电 子被称作光电子 (photoelectron)，相应的 效应叫做光电效应。人们本着对光的完 美理论（光的波动性、电磁理论）进行 解释会出现什么结果？
人教版选修3-5 第17章 1 能量量子化 课件(29张)
例3 太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m2接受 的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%.
(1)假如认为可见光的波长约为0.55 μm，日地间距离R＝ 1.5×1011m，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，估算太阳每秒辐 射出的可见光光子数为多少？
(2)若已知地球的半径为6.4×106 m，估算地球接受太阳光 的总功率．
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 解析：一般材料的物体辐射能与温度、材料及表面状况有 关；而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．从图中可看出， λ1<λ2，T1>T2，A、D正确． 答案：AD
【答案】5.13×1014 Hz 5.85×10－7 m 【解析】根据公式 ＝hν 和 ν＝cλ得 ν＝ h ＝63.6.43××1100－－1394 Hz＝5.13×1014 Hz λ＝cν＝53.1.03××1100814 m＝5.85×10－7 m.
热辐射与黑体
例1 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 象，则下列说法正确的是( )
光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为( )
A．2.2×1015个
B．3.2×1015个
C．2.2×1014个
D．3.2×1014个
解析：一个光子能量 ε＝hν＝hλc，当激光器输出功率为 1 mW 时，每秒发出的光子数为 N＝ pt ＝ pct ，即 N＝3.2×1015 个，
高二下学期物理人教版选修3-5课件：14.5电磁波谱17.1能量量子化
（1）振动着的带电微粒的能量是某一最小能量的整数倍。
E=nε（n=1,2……）
n为正整数，称为量子数。 ε：能量子，简称量子
（2）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。
（3）对于频率为ν的电磁波 ε=hν
普朗克常量h=6.626×10-34J·s
比喻：电磁波就好象是机关枪发射子弹，子弹是一颗一颗 向前运动的，每一颗子弹就好象是一份电磁波。
二、电磁波谱的分类及应用
3.可见光（visible light）
• 能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光，如：红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫各色光。
• 在电磁波中是一个很窄的波段，（波长为700nm～400nm）。 • 观察物体，照像等等，都是可见光的应用。
二、电磁波谱的分类及应用
问题：天空为什么是亮的？
量子究竟是什么？
一、黑体（blackbody）
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。 • 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。
热辐射的特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所
不同。
投在炉中的铁块
• 实验表明，对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有 关外，还与材料的种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强 度按波长的分布只与黑体的温度有关，因而反映了某种具有普遍 意义的客观规律。于是，在研究热辐射的规律时，人们特别注意 对黑体辐射（blackbodyradiation）的研究。
三、能量子（energy quantum）能量子假说
四、电磁波的能量
电磁波有能量。电 磁波是一种物质存 在的形式。 例：微波炉，食物 增加的能量是微波 给的。
人教版物理选修3—5第十七章 第一节 能量量子化 课件
一、黑体与黑体辐射
1.热辐射
(1)定义：周围的一切物体关，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 有所不同．
思考与讨论：[教材P27] 一座建设中的楼房还没有安装窗子，尽管室内已 经粉刷，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼房外 墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？ 从远处观察，会发现窗内的亮度与楼房外墙的亮度 相比，窗内很暗，这是因为从外界来的光线，经窗 口射入室内，大部分光线要在室内经过多次反射， 才可能有机会射出窗口，在多次反射的过程中，大 部分光线被吸收掉，再从窗口射出的光线将是很少 的．
第十七章 第一节
波粒二象性 能量量子化
思考与讨论：[教材P27]
(1)在火炉旁边有什么感觉？ (2)投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿 又是什么颜色？ (1)在火炉旁边会感到很热，这是因为火炉不断地 向外辐射能量． (2)投在炉中的铁块一开始是黑色，过一会儿随着 温度的升高，铁块逐渐变为红色，这是因为同一物
争。最后他不得不承认：微观世界的某些规律，
在我们宏观世界看来可能非常奇怪。
（1） 能量子
普朗克认为，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，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叫做能量子，
ε＝hv，其中ν是电磁波的频率，h是常量，叫普朗克
常量，h＝6.626×10－34 J·s，在计算问题中一般取h
＝6.63×10－34 J·s.
（2）能量的量子化
在微观世界里，能量不能连续变 化，只能取一系列的分立值，这 种现象叫做能量的量子化． （3）辐射强度 如图 17-1-3 所示，假设与实验结
人教版物理精品系列：选修3-5 17.1 能量量子化 课件
3. 经典物理学所遇到的困难
M ,T
实验值
紫
外 灾
ห้องสมุดไป่ตู้
瑞 利 ─ 金 斯 线
1) 维恩的经验公式：
短波符合，长波不符合 2) 瑞利 ─ 金斯公式：
难
长波符合，短波荒唐
维恩线 0 1 2 3 4 5 6 7 8
/μm
普朗克能量子假说 1. 振动的带电微粒，它们的能量是某一最小能量 的整数倍：E = nε n = 1，2，… 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. 带电微粒辐射或吸收能量时，只能是以这个最小能量为单 位一份一份的。 4. 最小能量为：ε = hν h = 6.62610 ─34 J· s — 普朗克常量 能 量
辐射强度及波长成分的分布随温度变化
一般物体的辐射与温度、材料的种 类及表面状况有关，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， 因而反映了某种具有
不透明材料 制成的带小孔的空腔
普遍意义的客观规律。
物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。 如果某种物体能够在任何温度下，对入射的任何波长的 电磁波都完全吸收，而不发生反射，这种物体就是绝对黑体， 简称黑体。
解：根据公式 ε = hν 和 ν = 得 ν=
c
h
= 5.13×1014 Hz
c λ = = 5.85×10 ─ 7 m。 v
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
“但是，在物理学晴朗天 空的远处，还有两朵令人 不安的乌云，
高中物理人教版选修3-5课件：17.1 能量量子化
第十七章
波粒二象性
-1-
1
能量量子化
-2-
1
能量量子化
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
学习目标 思维脉络 1.知道黑体和黑 体辐射,了解黑体辐 射的实验规律。 2.了解普朗克能量子 的内容,领会这一科 学突破过程中科学家 的思想。
(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,这个小孔就 成了一个绝对黑体。 (2)对黑体辐射的理解:任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波 的本领。 辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布。 这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称为热辐射。
-9-
1
能量量子化
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
(3)一般物体与黑体的比较:
热辐射特点 一般 物体 黑体 吸收、反射特点 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 与材料的种类及表面状况有关 类及入射波长等因素有关 辐射电磁波的强度按波长的分布 完全吸收各种入射电磁波,不反射 只与黑体的温度有关
提示能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的 物体是黑体。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。
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能量量子化
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波粒二象性
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能量量子化
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能量量子化
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X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
学习目标 思维脉络 1.知道黑体和黑 体辐射,了解黑体辐 射的实验规律。 2.了解普朗克能量子 的内容,领会这一科 学突破过程中科学家 的思想。
(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,这个小孔就 成了一个绝对黑体。 (2)对黑体辐射的理解:任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波 的本领。 辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布。 这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称为热辐射。
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能量量子化
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
(3)一般物体与黑体的比较:
热辐射特点 一般 物体 黑体 吸收、反射特点 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 与材料的种类及表面状况有关 类及入射波长等因素有关 辐射电磁波的强度按波长的分布 完全吸收各种入射电磁波,不反射 只与黑体的温度有关
提示能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的 物体是黑体。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。
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能量量子化
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《能量量子化》人教版高二物理选修3-5PPT课件
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
第1节 能量量子化
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人： 时间：2020.5.25
课堂引入
考观 产察 生铁 这钉 种的 现颜 象色 的变 原化 因， ？思
课堂引入
19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不 用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。
不透明材料制成的带小孔 的空腔。
二、黑体与黑体辐射
说明： （1）黑体是个理想化的模型。 例如：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。
三、黑体辐射的实验规律
第1课时
烷烃和烯烃
讲解人：XXX 时间：20XX.6.1
一、组成和结构
按碳的骨架给烃分类？
链状烃
链烃 CH3CH2CH3
碳和碳之间的连接呈链状，包括烷烃、烯烃、炔烃、二烯烃等。
烃 环状烃
脂环烃
分子中含有碳环的烃
芳香烃
分子中含有一个或多个苯环的一类碳氢化合物
脂肪烃
一、组成和结构
什么是脂肪烃？ • 具有脂肪族化合物基本属性的碳氢化合物叫做脂肪烃。
如: CH3CH3 + Cl2
光照
CH3CH2Cl + HCl
三、烷烃的化学性质
取代反应
C H 4 C l2 C H 3C l C l 2
C C l4
C l2
C H C l3
C H 2C l2 C l2
请写出乙烷、丙烷与氯气光照条件下的反应。
第17章 波粒二象性
第1节 能量量子化
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人： 时间：2020.5.25
课堂引入
考观 产察 生铁 这钉 种的 现颜 象色 的变 原化 因， ？思
课堂引入
19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不 用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。
不透明材料制成的带小孔 的空腔。
二、黑体与黑体辐射
说明： （1）黑体是个理想化的模型。 例如：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。
三、黑体辐射的实验规律
第1课时
烷烃和烯烃
讲解人：XXX 时间：20XX.6.1
一、组成和结构
按碳的骨架给烃分类？
链状烃
链烃 CH3CH2CH3
碳和碳之间的连接呈链状，包括烷烃、烯烃、炔烃、二烯烃等。
烃 环状烃
脂环烃
分子中含有碳环的烃
芳香烃
分子中含有一个或多个苯环的一类碳氢化合物
脂肪烃
一、组成和结构
什么是脂肪烃？ • 具有脂肪族化合物基本属性的碳氢化合物叫做脂肪烃。
如: CH3CH3 + Cl2
光照
CH3CH2Cl + HCl
三、烷烃的化学性质
取代反应
C H 4 C l2 C H 3C l C l 2
C C l4
C l2
C H C l3
C H 2C l2 C l2
请写出乙烷、丙烷与氯气光照条件下的反应。
人教版高中物理选修3-5 第十七章 第1节 《能量量子化》 (共19张PPT)
黑体辐射的实验规律
利用分光技术和热电偶等设备， 能够测出它所辐射的电磁波强度 按波长的分布情况绘制出如图所 示的图像，从实验数据可以看出： 一随温度的升高，各种波长的辐 射强度都有增加。二辐射强度的 极大值向波长较短的方向移动。
能量子
• 能量子（quantum）是现代物理的重要概 念。最早是由德国物理学家M·普朗克在 1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐 射能量是不连续的，只能取能量基本单位 的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的 实ν=������������得
ν=ℎ������
=
3.4×10-19 6.63×10-34
Hz=5.13×1014 Hz,
λ=������������
=
3.0×108 5.13×1014
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
又或者是星体轨迹的运算即使 出现了0.01的偏差其导致的结 果也是灾难性的，所以，根据
量子原理所组建的原子钟，完
美的解决了这个问题，最厉害 的艳原子钟，即使过了2000万 年，其时间误差依然能保持在 1秒之内。
• 在军事领域上，量子力学可 谓是大显神威，无论是核武 器的研究，又或者是导弹系 统的创建它都参与其中，甚 至连激光武器，都离不开量 子力学。激光武器之所以能 被开发运用，其根本理论来 源于普朗克发现的量子力学 原理，里面详细介绍了光子， 电子等现代激光武器的原理。
铁块在温度升高时颜色的变化
发展历史
• 发展历史 • 1889年O.lummer等测定了黑体辐射光谱能量分布
的实验数据。 • 1879年J.Stefan根据实验数据确立了黑体辐射力正
比绝对温度的四次方规律。 • 1884年L.Boltzmann从理论上证实了上述定律。 • M.Planck • M.Planck • 1896年Wien位移定律。 • 19世纪末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。 • 1900年M.Planck定律。
人教版高中物理选修3-5《能量量子化》课件
人教版高中物理选修3-5
17.1 能量量子化
1. 概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波 长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。
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橘红到黄白色。
如：一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
3.红、橙、黄、绿四种单色光中,光子能量最小的
是( A ) A.红光 B.橙光 C.黄光 D.绿光
hv h c
4.小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平 均波长λ＝10－6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？ (h＝6.63×10－34 J·s) 解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J 1个光子的能量：
TT
空腔
平行光管
三棱镜
2、黑体辐射的实验规律
M 0 (,T )
1700k 1500k 1300k
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。
即时讨论2
用心观察图中居民楼，如果从远处看窗子，有的较 亮些，有的较暗些，为什么？ • 哪里是黑体？哪里是黑体辐射？
昏黄色
接近白色
2. 特征：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。
注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。
3. 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。
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。
即时讨论1
ε＝hν＝hλc＝6.63×101－03－4× 6 3×108 J＝1.989×10－19 J
17.1 能量量子化
1. 概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波 长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。
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橘红到黄白色。
如：一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
3.红、橙、黄、绿四种单色光中,光子能量最小的
是( A ) A.红光 B.橙光 C.黄光 D.绿光
hv h c
4.小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平 均波长λ＝10－6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？ (h＝6.63×10－34 J·s) 解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J 1个光子的能量：
TT
空腔
平行光管
三棱镜
2、黑体辐射的实验规律
M 0 (,T )
1700k 1500k 1300k
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。
即时讨论2
用心观察图中居民楼，如果从远处看窗子，有的较 亮些，有的较暗些，为什么？ • 哪里是黑体？哪里是黑体辐射？
昏黄色
接近白色
2. 特征：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。
注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。
3. 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。
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。
即时讨论1
ε＝hν＝hλc＝6.63×101－03－4× 6 3×108 J＝1.989×10－19 J
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？
高二下学期物理人教版选修3-5课件：17.1能量量子化
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
例 2 太阳光垂直射到地面上时，地面上 1 m2 接收的太阳光的功率为 1.4 kW，其中可见光部分约占 45%。假如认为可见光的波长约为 0.55 μm，日地 间距离 R＝1.5×1011 m。普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，估算：
(1)地面上 1 m2 面积上每秒接收到的可见光光子数？ (2)太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
2．黑体
(1)定义：某种物体能够__□0_4_完__全__吸__收____入射的各种波长的电磁波而不发 生___□_0_5_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
___□_0_6_温__度______有关。
提示：黑体辐射只与温度有关，而一般物体辐射还与材料种类和表面状 况有关。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
提示
(2)黑体辐射时只辐射可见光吗？ 提示：不是。黑体可以辐射各种波长的电磁波。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
提示
[规范解答] 根据热辐射的定义，A 正确；因为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 B 错误，C 正确；根据黑体的定义知 D 正确。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
2．(对黑体辐射的理解)对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是( )
A．温度
B．材料
C．表面状况 D．质量
答案 A
解析 黑体辐射随波长的分布只与温度有关，A 正确。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
例 2 太阳光垂直射到地面上时，地面上 1 m2 接收的太阳光的功率为 1.4 kW，其中可见光部分约占 45%。假如认为可见光的波长约为 0.55 μm，日地 间距离 R＝1.5×1011 m。普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，估算：
(1)地面上 1 m2 面积上每秒接收到的可见光光子数？ (2)太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？
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2．黑体
(1)定义：某种物体能够__□0_4_完__全__吸__收____入射的各种波长的电磁波而不发 生___□_0_5_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
___□_0_6_温__度______有关。
提示：黑体辐射只与温度有关，而一般物体辐射还与材料种类和表面状 况有关。
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提示
(2)黑体辐射时只辐射可见光吗？ 提示：不是。黑体可以辐射各种波长的电磁波。
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提示
[规范解答] 根据热辐射的定义，A 正确；因为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 B 错误，C 正确；根据黑体的定义知 D 正确。
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2．(对黑体辐射的理解)对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是( )
A．温度
B．材料
C．表面状况 D．质量
答案 A
解析 黑体辐射随波长的分布只与温度有关，A 正确。
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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
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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
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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
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本节课的主要知识:微观粒子的运动是不 连续的,在发射和吸收能量的时候，不是
连续的，而是一份一份的。能量是h的
整数倍。
每份能量为:E=hν
h 6.6261034 J s
普朗克理论:
在发射和吸收能量的时候， 不是连续不断，而是分成
一份一份的。能量是h的
整数倍。
最小能量为:E=hν
h 6.6261034 J s
ν是波的频率
黑体辐射实验是物理学晴朗天空中
M 0 (T ) 一朵令人实不验安的值乌云。
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家， 就在上面提到的文章中他还讲到：
“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？
一朵与黑体辐射有关，
另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而,事隔不到一年(1900年底)，就从第 一朵乌云中降生了量子论，紧接着
(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。 经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学 发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓 “山重水复疑无路,柳暗花明又一村
能量量子化:物理学的新纪元
就在那一年,在丹麦，15岁的玻尔(NielsBohr)正在 哥本哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。学 习方面，他在数学和科学方面显示出了非凡的天才， 但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有 名。13年后他提出了原子轨道量子化.
德布罗意(LouisdeBroglie)当时8岁，还正在家 里接受良好的幼年教育。后来他提出了物质波. 再过12个月，维尔兹堡(Wurzberg)的一位著名希 腊文学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海森 堡(WernerKarlHeisenberg)呱呱坠地。 以上人物都将在我们的课文中出现.请同学们记住 他们的名字.
3.黑体辐射: 实验结论:
1.温度越高,辐射能越大; 2.与最大辐射能对应的波长向短波 方向移动
1700K
1500K 1300K 1100K
2.黑体辐射实验规律
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的空腔,可近似看作黑 体。
研究黑体辐射的规律 是了解一般物体热辐 射性质的基础。
空白演示
在此输入您的封面副标题
无锡市第一中学
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文 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。”
--开尔文-也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈 只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点 后面在加几位罢了！
实验现象回顾
现象通恒定电流,功率为3W的灯在正常发光
问题该光的波长约为多少纳米?把它视为点光源,你能估算出一 秒内进入你眼睛的光能吗?说说你的方法.根据你的经验灯的亮 度会变化吗?
但是，有人却认为灯的发光应该是： 一闪一闪的
黑体与黑体辐射
1.热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电 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。
看下列一组照片能否给你一点启发
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,为我们打开了量子之门,
就在1900年，一个名叫爱因斯坦 (AlbertEinstein)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.
课堂练习
1.请你填空:在做全国人口普查时我们关心的是:现 在全国有几___人,班级小组长在数人数时常用:一 ___,两___;等.
2.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?
3.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?
4.光源发出的光能是一份一份的,那么每份光能是怎 样传到你的眼睛里呢?是均匀分布在两只眼睛里？还 是每份只传给一只眼睛上的某一处呢? 请你与同桌讨论一下,说说你的猜想.
黑体模型
黑体模型 空腔上的小孔 炼钢炉上的小洞
向远处观察打开 的窗子 近似黑体
状体平
无的衡
关温态
度时
,
与 构
黑 体
成辐黑射体只的依材赖料于
形物
黑体辐射(二)
两种 维恩公式: 短波适合;长波不符合 理论: 瑞利公式: 长波适合;短波荒唐 紫外灾难
M 0 (,T )
实验
普朗克理论值
瑞利公式 维恩公式
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
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 注意： 热辐射与温度有关 激光日光灯发光不是热辐射
黑体辐射(一)
1.热辐射: 实验:加热铁 一般物体辐射能量与T,λ有关; 还与材料.表面积有关,
2.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
/μm
问题与结论
普朗克理论:能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，
而是分成一份一份的。能量是h的整数倍。
每份能量为:E=hν
h 6.6261034 J s
问题:既然灯向外辐射的光能是分立的，一份 份的。为何我们看不到灯的亮度发生变化？
结论：
1。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 2。在研究微观粒子时必需考虑能量量子化