人教版高中物理选修3-5 17.1能量量子化
能量子——超越牛顿的发现
普朗克的能量子观点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，普朗克为此获得了诺贝尔物理学奖。
普朗克
能量子的理解
联系生活实际说说你心中的连续性与量子化有什么区别？
同。
在室温下，辐射的主要成 在高温情况下，辐射的主要
分是波长较长的电磁波
成分是波长较短的电磁波
②温度升高，辐射强度增大，同时辐射电磁波的频率和波长也在变化。
如何定量地研究物体的热辐射规律？ 除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波
常温下我们看到的物体颜色就是 一些物体看起来很黑，其实是它吸收 物体反射了该频率的电磁波，吸 所有电磁波，反射的电磁波很弱。 收了其他频率的电磁波。
普朗克
为了得出同实验相符的黑 体辐射公式，德国物理学 家普朗克做了多种尝试， 进行了激烈的思想斗争。
微观世界的某些规律，在 我们宏观世界看来可能非 常奇怪。
普朗克
能量子
知道经典理论研究黑体辐射的困难
了解能量子的概念和计算 知道普朗克常量
能量子——超越牛顿的发现
能量子假说 1900年，普朗克作出了这样的大胆假设：
那么黑体辐射实验具有什么样的规律呢？
黑体辐射
黑体辐射
了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长 的关系
黑体辐射的实验规律
辐射强度
01 6
你能由图找到黑体辐射的实验规律吗？
①温度升高，各种波长的辐射强度都 有增加； ②温度升高，辐射强度的极大值向波 长较短的方向移动。 1700 15K00K 1300K 1100K
米缸里存放的大米，在我们人类看 来，其质量是可以连续增加的，可 以多装入1.3kg或减少2.1kg。
黑体与黑体辐射
一个黑体在各种温度下，同样也会不断辐射出电磁波，这就是黑体 辐射。 那么，在研究热辐射的规律时，人们为什么特别注意对黑体辐射进 行研究？ 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。
实验值 维恩理论值
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。
黑体辐射的实验规律
英国物理学家瑞利在1900年也提 出了辐射强度按波长分布的理论 公式：
紫外灾难 实验值 瑞利理论值
这个荒谬的结论被认为是物理学理论 的灾难，当时称为“紫外灾难”。
瑞利公式在长波部分与实验结果比较吻 合。但在紫外区(波长范围在紫外线附近) 竟算得辐射强度为无穷大。
能量子——超越牛顿的发现
能量子假说
普朗克常量
能量 经典 量子
能量子——超越牛顿的发现
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
能量子——超越牛顿的发现
普朗克公式与实验结果的比较
实验值
1700K 普朗克理论
理论与实验符合 得让人拍手叫绝
12 34 56 7 8 9
震动着的带电微粒的能量是某一最小能量的整数倍。
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。
能量子——超越牛顿的发现
能量子假说 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。
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，这种现象叫能量的量子化。
黑体辐射的实验规律
19世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功
力学
热学
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。
威廉·汤姆孙 开尔文勋爵
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，在物理晴朗天空的远处，还有两 朵令人不安的乌云。
2345
黑体辐射的实验规律
怎样解释黑体辐射的实验规律？
按照当时物理学的认识，物体中存在着不停运动的带电微粒，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，形 成连续的电磁波谱。
黑体辐射的实验规律
依据热学和电磁学的知识
德国物理学家维恩在1896 年提出了辐射强度按波长 分布的理论公式：
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射实验
迈克尔逊莫雷实验
后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命 的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。
量子论
相对论
黑体
知道科学史上的两朵乌云
知道什么是热辐射 知道什么是黑体
热辐射
在炉火旁边有什么感觉？
冬天会感觉到很暖和， 因为炉火在辐射能量
热辐射现象：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，故称为热辐射。
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。
注意：黑体是个理想化的模型。
德国物理学家基尔霍夫首先 提出了绝对黑体的模型。
黑体与黑体辐射
黑体一定是黑色的吗？
用一个白色的盒子，在侧面开一个 小孔，同样可以看做是一个黑体。 黑体不是一定必须是黑色的。
那么，在研究物体的热辐射时，应如何避免反射电磁波的影响？
一座建设中的楼房还没安装窗子，但室内墙已经粉刷。从远处看， 将室内墙与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？
发现室内墙是黑的，因为没有光 反射出来或反射出来的光比较弱
黑体与黑体辐射
黑体：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。
热辐射
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？ 投在炉中的铁块随温度升高依次呈 现不同颜色：
800K
1000K
这是热辐射的一个特性：
1200K
1400K
这表明，辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
热辐射
热辐射的两条定性规律：
①辐射的电磁波中包含各种波长的电磁波，不同波长，辐射强度不
能量量子化
教学目标
了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学研究方法
了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破 过程中科学家的思想 通过观察热辐射的强度与波长的关系图象培养学生观察能力
了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的 建立深化了人们对于物质世界的认识
教学重点
能量子的概念
教学难点
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？
人教版高中物理选修3-517.1能量量子化(共37张PPT)
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。
能量子——超越牛顿的发现
能量子假说 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。
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，这种现象叫能量的量子化。
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
那么黑体辐射实验具有什么样的规律呢？
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射实验
迈克尔逊莫雷实验
后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命 的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。
量子论
相对论
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
黑体
知道科学史上的两朵乌云
知道什么是热辐射 知道什么是黑体
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
那么，在研究物体的热辐射时，应如何避免反射电磁波的影响？
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
一座建设中的楼房还没安装窗子，但室内墙已经粉刷。从远处看， 将室内墙与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？ 发现室内墙是黑的，因为没有光 反射出来或反射出来的光比较弱
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
新人教版选修3-5《171_能量量子化》课时训练物理试卷有答案
新人教版选修3-5《17.1 能量量子化》课时训练物理试卷一、黑体与黑体辐射第十七章波粒二象性第1节能量量子化1. 黑体：是指能够________吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
2. 热辐射：周围的一切物体都在辐射________，这种辐射与物体的________有关。
3. 黑体辐射的实验规律（1）一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与________有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
（2）黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关，如图所示。
①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都________；②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长________的方向移动。
二、能量子定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的________。
即：能的辐射或者吸收只能是________。
这个不可再分的最小能量值ε叫做________。
能量子大小ε＝ℎν，其中ν是电滋波的频率，ℎ称为________常量。
ℎ＝________J⋅s （一般取ℎ＝6.63×10−34J⋅s）。
能量的量子化在微观世界中微观粒子的能量是________的，或者说微观粒子的能量是________的。
这种现象叫能量的量子化。
【概念规律练】关于热辐射，下列说法中正确的是（）A.一切物体都在辐射电磁波B.任何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的温度有关D.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的（）A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B.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C.黑体热辐射的强度与波长无关D.黑体辐射无任何规律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已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为ℎ，则电磁辐射的能量子ε的值为（）A.ℎcλB.ℎλC.cℎλD.以上均不正确神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量ℎ＝6.63×10−34J⋅s，则该紫外激光所含光子数为（）A.2.1×1021个B.4.2×1021个C.2.1×1015个D.4.2×1015个一、【方法技巧练】利用能量子的关系式求解有关问题氦-氖激光器发出波长为633nm的激光，当激光器的输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为（）A.2.2×1015B.3.2×1015C.2.2×1014D.3.2×1014小灯泡的功率P＝1W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10−6m，求在距离d＝1.0×104m处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1cm2的球面上的光子数是多少？(ℎ＝6.63×10−34J⋅s)课后巩固练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.质量能正确解释黑体辐射实验规律的是（）A.能量的连续经典理论B.普朗克提出的能量量子化理论C.以上两种理论体系任何一种都能解释D.牛顿提出的能量微粒说下列说法正确的是（）A.微观粒子的能量变化是跳跃式的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长，其能量子越大红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（）A.红光B.橙光C.黄光D.绿光单色光从真空射入玻璃时，它的（）A.波长变长，速度变小，光量子能量变小B.波长变短，速度变大，光量子能量变大C.波长变长，速度变大，光量子能量不变D.波长变短，速度变小，光量子能量不变关于光的传播，下列说法中正确的是（）A.各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同B.各种色光在真空中频率不同，同一色光在各种介质中频率相同C.同一色光在各种介质中折射率不同，不同色光在同一介质中折射率相同D.各种色光在同一介质中波长不同，同一色光在真空中的波长比任何介质中波长都长对于带电微粒的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对一束太阳光进行分析，下列说法正确的是（）A.太阳光是由各种单色光组成的复色光B.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为红光C.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光为紫光D.组成太阳光的各单色光的能量都相同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生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用，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∘C，它发出的最强的热辐射的波长为λ(m)，根据热辐射理论，λ(m)与辐射源的绝对温度的关系近似为Τλ＝2.90×10−3m⋅K．老鼠发出最强的热辐射的波长为（）A.7.9×10−5mB.9.4×10−6mC.1.16×10−4mD.9.7×10−8m由能量的量子化假说可知，能量是一份一份的而不是连续的，但我们平时见到的宏观物体的温度升高或降低，为什么不是一段一段的而是连续的，试解释其原因。
人教版高二物理选修3-5 17.1 能量量子化
一、黑体与黑体辐射（量子力学的萌芽）
1．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)特征：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
(1)定义：如果某种物体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发 生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 (2)黑体辐射的特征：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)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。
类型二
3、普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于描绘两种温
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
(D )
解析：黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越 大，故AC错误。黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要 以不可见的红外光进行辐射，在500 ℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光 以至紫外辐射。即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故B错误，D正确。
二、黑体辐射的实验规律
1、黑体辐射的实验规律
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，如图所示。 (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有增加，辐射强度的极大值 向波长较短的方向移动。
有经验的炼钢工人，通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的大体 温度，这是根据黑体辐射与温度有关
四、爱因斯坦的光子
光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不
人教版物理(选修3-5)课件：17.1能量量子化(32页)
超级记忆法-记忆方法
TIP1：在使用身体记忆法时，可以与前面提到过的五感法结合起来，比如产生 一 些听觉、视觉、触觉、嗅觉、味觉，记忆印象会更加深刻；
TIP2：采用一些怪诞夸张的方法，比如上面例子中腿上面生长出了很多植物， 正 常在我们常识中不可能发生的事情，会让我们印象更深。
身体记忆法小妙招
超级记忆法--故事法
复习一下昨晚的内容，那么会让你记忆犹新。
如何利用规律实现更好记忆呢？
超级记忆法-记忆规律
记忆中
选择恰当的记忆数量
魔力之七：美国心理学家约翰·米勒曾对短时记忆的 广 度进行过比较精准的测定：通常情况下一个人的 记忆 广度为7±2项内容。
超级记忆法-记忆规律
TIP1：我们可以选择恰当的记忆数量——7组之内！ TIP2：很多我们觉得比较容易背的古诗词，大多不超过七个字，很大程度上也 是因 为在“魔力之七”范围内的缘故。我们可以把要记忆的内容拆解组合控制 在7组之 内（每一组不代表只有一个字哦，这7组中的每一组容量可适当加大）。 TIP3：比
(2)能量子公式ε＝hν ν是电磁波的频率，h是一个常量，被称为普朗克常量，h ＝6.626×10－34 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 象叫做能量的量子化．
2．量子化假设的实验证实 普朗克公式与实验结果比较，发现与实验结果“令人满意 的相符”，比较图线如图所示，曲线是根据普朗克的公式作出 的，小圆代表实验值，普朗克的能量子假设使人类对微观世界 的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的 影响，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．
方向
资料
筛选
认知
高效学习模型-学习的完整过程
高二下学期物理人教版选修3-5第十七章第一节能量量子化 课件
4.下列有关黑体辐射的说法中正确的是（ BC ） A.在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射强度都 增加，辐射强度极大值向频率较低的方向移动 B.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 C.黑体可以吸收一切波长的电磁波，但不反射 D.黑体辐射实验揭示了振动着的带电微粒的能量是连续的
5.在新冠肺炎疫情防控期间，红外线体温计采用非接触的方式 感应人体的体温，安全、方便、快捷。其原理是采用红外传感 器吸收人体辐射的红外线，由人体最强辐射的波长与物体的绝 对温度的关系Tλm=2.9×10-3K·m得出人体表面的温度。已知热 力学温度与摄氏温度之间的关系为T=t+273K。则（ D ） A.人体在某一温度下只辐射某一固定波长的红外线
A.hP/λc B.λP/hc
C.cPλ/h
D.λPhc
10.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10-18J，已知可见 光的平均波长约为600nm，普朗克常量为6.63×10-34J·s，则 进入人眼的光子数至少为（ B）
A.1个 B.3个 C.30个 D.300个
11.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm 的绿光时，只要每秒有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是（ A ）
【思考与讨论】
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？
黑体与黑体辐射 1.如果某种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，这种物体就是绝对黑体，简 称黑体。 2.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，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。
人教版高中物理选修35课件：17.1能量量子化+(共17张PPT)
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h 6 .62 16 3 0 焦 4 秒
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
思考：在研究物体热辐射时，如何排除物体反射其他物 体热辐射的影响呢？
研究只是辐射而不反射电磁波的物体更具有普 遍意义
•1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。” •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
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
M(T)2cπ2heh/k3T1
h6 .5 5 1 3 0J 4s
M.Planck 德国人 1858－1947
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。
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/92021/11/92021/11/911/9/2021
•7、“教师必须懂得什么该讲，什么该留着不讲，不该讲的东西就好比是学生思维的器，马上使学生在思维中出现问题。”“观察是 思考和识记之母。”2021/11/92021/11/9November 9, 2021
人教版高中物理选修3-5：17.1 能量量子化
黑体与黑体辐射
一、热辐射
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。
2.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。 当物体温度较低时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁 波（在红外线区域），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，可见光所占份额增大。 如给一个铁块不断加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红 等颜色，直至成为黄白色。
3.热辐射能量转化 热能转化为电磁能 4.热辐射小结
a.任何物体任何温度均存在热辐射； b.温度 发射的能量电磁波的短波成分； c.一般材料的物体，辐射的电磁波还与材料的种类及 表面状况有关。
问题：如右图所示，如
果在一个空腔壁上开一个很小 的孔，让一簇光从小孔射入空 腔，那么会出现什么现象呢？
二、黑体与黑体辐射
1.定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界 射来的电磁波。如果一个物体能够完全吸收射到其表面的 各种波长的电磁波而不发生反射，这个物体就是绝对黑体， 简称黑体。
2.说明： a.所谓“黑体”是指能够全部吸收所有频率的电磁辐射的 理想模型，实际是不存在的。 b.黑体看上去不一定是黑的，有些 可看做黑体的物体由于自身有较强 的辐射，看起来还会很明亮，如炼 钢炉口上的小孔，一些发光体（如 太阳、白炽灯丝等）也被当做黑体 来处理。
子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振
子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的
能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的
能量是某一最小能量ε的整数倍，即1ε、2ε、3ε……nε（n 为正整数，称为量子数），这个不可再分的最小能量值ε
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。
高中物理人教版选修3-5 17.1《能量量子化》教案设计
能量量子化教学目标（一）知识与技能1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系3．了解能量子的概念（二）过程与方法了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
教学重点能量子的概念教学难点黑体辐射的实验规律教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具投影片，多媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程（一）引入新课教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。
）19世纪末，物理学家中普遍在在一种乐观情绪，认为对复杂纷纭的物理现象的本质的认识已经完成。
他们陶醉于17世纪建立起来的力学体系，19世纪建立起来的电动力学及热力学和统计物理学。
J. C. Maxwell于1871年在剑桥大学就职演说中提到“在几年中，所有重要的物理常数将被近似地估算出来，给科学界人士留下来的只是提高这些常数的观测值的精度”。
然而，自然科学总是在不断地发展。
在充满喜悦的气氛中，一些敏锐的物理学家已逐渐认识到经典物理学中潜伏着的危机。
20世纪伊始，W. Thomson就指出：经典物理学的上空悬浮着两朵乌云。
第一团乌云涉及电动力学中的“以太”。
第二团则涉及物体的比热，即观测到的物体比热总是低于经典物理学的能量均分定理给出的值。
（二）讲授新课黑体与黑体辐射讲述热辐射与物体的温度有关。
播放有关热辐射现象与温度关系的视频。
如果某种物质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。
黑体辐射的实验规律Wien公式并非与所有的实验数据符合得那样好，几位实验物理学家指出，在长波波段，Wien公式与实验有明显偏离。
这促使Plank去改进Wien公式，结果得到了一个相比之下，与实验符合更好，且更为简单的公式。