2018年高考物理新增必考点：黑体和黑体辐射

合集下载

黑体与黑体辐射

科技名词定义中文名称：黑体辐射英文名称：blackbody radiation;black body radiation定义1：黑体发出的电磁辐射。

它比同温度下任何其他物体发出的电磁辐射都强。

应用学科：大气科学（一级学科）；大气物理学（二级学科）定义2：研究实际物体吸收和发射辐射能量的性能时的一种理想化的比较标准。

应用学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）8-1 黑体辐射黑体辐射即为热辐射，是物体由于自身温度高于环境温度而产生的向外辐射电磁波的现象。

一、热辐射1、有关热辐射的物理量（1）辐射能量分布函数：，时刻t、空间点r附近单位体积内的辐射场中，方向为轴的立体角内、频率附近内的能量为辐射场的能量密度：U，单位体积内的辐射能量辐射场的谱密度：单位体积、单位频率内的辐射能量u即，而辐射场的亮度B：沿s方向单位立体角内的辐射能流密度辐射场的亮度的谱密度：通过面元的辐射通量及其谱密度辐射本领：单位表面积发出的辐射通量R。

辐射本领的谱密度。

，辐射照度：照射在物体上的单位表面积的辐射通量E及其谱密度e：，（各向同性辐射场）吸收本领辐射通量：温度为T时，频率附近单位频率间隔内的辐射能量。

，：辐射谱密度、辐射本领。

）吸收本领、吸收比：照射到物体上的通量，其中被物体吸收的通量，比例，称为吸收本领或吸收比。

基尔霍夫热辐射定律：热平衡状态下物体的辐射本领与吸收本领成正比，比值只与有关。

即，是普适函数，与物质无关。

吸收大，辐射也大。

二、黑体辐射1．绝对黑体：只有吸收，没有反射。

即吸收本领。

则此时，=，通过研究辐射本领就可以得知普适函数的特性，使得对物质热辐射的研究大为方便。

只开有一个小口的空腔，对于射入其中的光，可以完全吸收,故该空腔的开口可以作为绝对黑体。

2．绝对黑体热辐射的实验规律，可以用辐射本领与波场的关系描述。

三、黑体辐射的定律1．Stefan-Boltzmann定律，，Stefan-Boltzmann常数。

高二物理人教版选择性高分突破考点专题41普朗克黑体辐射理论

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、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。

第2讲黑体辐射

• 单色辐出度
e(λ, T)/normalized
e(λ,T)：
物体单位表面发射
出波长在λ 附近单位
波长间隔内的辐射功
λ/nm
率. 单位: W⋅m-3。
• 辐出度 E(T)：物体单位表面发射的包含各种波长
在内的辐射功率，单位：W⋅m-2。
E(T
)
=
∫∞
0
e(λ,T
)dλ
• 单色吸收率 a(λ,T)：在λ附近单位波长间隔内，物体吸收能量与入射能量之比。
• 单色反射率 r(λ,T)：在λ附近单位波长间隔内，物体反射能量与入射能量之比。
a(λ,T )+ r(λ,T ) = 1
• 黑体：能够完全吸收外来辐射而没有反射的物体。
a(λ,T ) =1
• 基尔霍夫辐射定律(1859年）
在相同温度下，单色辐出度与单色吸收率之比对于所有物体都相同，是一个只取决于温度 T 和波长λ。
• 维恩位移定律：能谱曲线的峰值波长λm与温度T
（1896年）
乘积为一常数。
λmT = b
维恩常数: b = 2.898×10−3 m⋅ K
例1: 1) 温度为20℃的物体，它单色辐出度的峰值波长
是多少？2) 若使一物体单色辐出度的峰值波长为
650nm，其温度应为多少？3) 上两小题中，总辐
射能的比值为多少？
大学物理
量子物理
第2讲黑体辐射
黑体辐射和普朗克量子假设
一、黑体辐射（Blackbody radiation）
1. 辐出度、吸收率、反射率、黑体（radiant exitance, absorptance, reflectivity, blackbody）

黑体与黑体辐射课件

黑体与黑体辐射课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 黑体的定义与特性 • 黑体辐射的基本原理 • 黑体辐射的测量与计算 • 黑体辐射的应用 • 黑体辐射的研究进展与未来展望
目录
CONTENTS
01
黑体的定义与特性
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
热力学
黑体辐射是热力学的重要概念，用于描述物质与辐射相互作用的规律，是理解热力学过程的基础。
光学
黑体辐射在光学领域的应用主要体现在光谱分析和光谱仪器上，如黑体辐射计用于测量物体的光谱辐射特性。
原子分子物理
黑体辐射理论在原子分子物理领域中用于描述原子能级跃迁和辐射的规律。
在工程领域的应用
能源工程
测量误差
由于测量设备的精度限制和环境因素的影响，测量结果存和实际物理现象之间的差异，计算结果存在误差。
实验误差
由于实验操作和数据处理过程中的误差，导致实验结果存在误差
。
04
黑体辐射的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
在物理领域的应用
未来研究展望
探索新型黑体辐射材料
随着新材料技术的不断发展，未来将会有更多新型的黑体辐射材料被发现和应用，为相关领域的发展提供新的可能性。
深入研究黑体辐射的机理
目前对黑体辐射的机理仍存在一些未解之谜，未来研究将进一步深入探索黑体辐射的物理机制和数学模型，提高理论预测的精度和可靠性。
拓展黑体辐射的应用领域
黑体辐射的计算公式
普朗克辐射定律
维恩位移定律
描述了黑体辐射的能量分布与波长和温度之间的关系，是计算黑体辐射的基础公式。

高考物理选考35题第1小题知识总结+辨析

高考物理选考35题第1小题知识总结一、黑体和黑体辐射 1、量子论（1）创立标志：1900年普朗克在德国的《物理年刊》上发表《论正常光谱能量分布定律》的论文，标志着量子论的诞生。

（2）量子论的主要内容：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。

②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。

（3）量子论的发展①1905年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。

②1913年，英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。

③到1925年左右，量子力学最终建立。

2、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（T ）、辐射的波长、时间的长短和发射的面积。

3、黑体物体具有向四周辐射能量的本领，又有吸收外界辐射来的能量的本领。

黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体。

4、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、波粒二象性1、1900年普朗克能量子假说，电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的E=hv2、赫兹发现了光电效应，1905年，爱因斯坦量解释了光电效应，提出光子说及光电效应方程3、光电效应⑴光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。

⑵光电效应的实验规律：装置：如右图。

2018高考总复习物理江苏专用课件：第十三章第二节

四、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有__波__动_____性． (2)光电效应说明光具有___粒__子____性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 ___波__粒__二__象______性．
2．物质波
(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率____大______的地方，暗条纹是光子到达概率____小______的地方，因此光波又叫概率波．
电子的最大初动能 Ek＝ _1_.2_3_×___1_0_－_1_9[_(_1_.2_1_～__1_._2_5_)×__1_0_－__19_均__视__为__正__确__]_______J.
[解析] (1)在光电效应中，电子向 A 极运动，故电极 A 为光电管的阳极．
(2)由题图可知，铷的截止频率νc 为 5.15×1014Hz，逸出功 W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J. (3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz 时，由 Ek＝hν－h
对物质波的考查
德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是 λ＝hp，式中 p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是 440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的 10－4 倍．求： (1)电子的动量大小． (2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．(电子质量 m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量 e＝ 1.6×10－19 C，普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字)
3.关于光电效应现象,下列说法中正确的是( C ) A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能发生光电效应 D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应

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。

高中物理(新人教版)选择性必修3：普朗克黑体辐射理论【精品课件】

答案：AD 规律方法： 1.理解和熟记辐射强度随波长的变化关系图像是解答此类问题的关键。 2.黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关,与材料的种类和表面状况无关。
4、下列叙述错误的是( B ) 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解析：根据热辐射定义可知,A对;根据热辐射和黑体辐射的特点可知,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。本题应选B项。
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。
普朗克黑体辐射的概念。 2.了解黑体辐射的实验规律。 3.知道能量子概念,能说出普朗克提出的能量子假说内容。 4.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
新课导入
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。
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。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2018年高考物理新增必考点：黑体和黑体辐射
2017年高考物理新增必考点，同学们要注意复习这些新增考点，就需要付出大量的时间去温习。

今儿小编就整理了2017年高考物理新增必考点：黑体和黑体辐射，希望这几个小知识能帮助考生节约部分时间。

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，并且其辐射能力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、原子收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越大。