选修3-5物理《第二章 波和粒子 2.1拨开黑体辐射的疑云》精品课课件

选修3-5物理《第二章 波和粒子 2.1拨开黑体辐射的疑云》精品课课件

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．

绝对黑体热辐射的规律比较简单，在19世纪末许多人做了大量研究，黑体辐射的波长并不是单一的，它同时辐射各种波长的电磁波，不同波长的辐射波，它们的强度也不一样，教材中的图画出了四种温度下绝对黑体热辐射的强度与波长的关系，可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，或者可以粗略地说：“温度越高，辐射电磁波的波长越短”，烧红的铁块如果继续升温，就会达到“白”热，这是因为温度升高后，在它辐射的光中，波长较短，如蓝光、紫光所占的比例就会增加，更接近日光中各种色光的比例，因此看起来几乎是白色的．

怎样解释这些实验现象呢？物体是由不停运动的带电微粒组成的，按照经典的电磁理论，带电微粒的振动相当于交变电流，所以这些分子、原子就是一个个小天线，它们具有各种能量，可以向外辐射或接收电磁波．但是基于这种认识的一系列研究结果都和实验规律不一致．

1900年，德国物理学家普朗克做出了一个大胆的假设，解决了热辐射问题，同时也改变了人们对微观世界的认识．

普朗克认为，粒子的能量只能是某一最小能量值E的整数倍．例如，可能是E或2E、3E…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E叫做能量子．在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值的现象，叫做能量的量子化．

根据普朗克的能量子假设推算出的黑体辐射规律和观测事实符合得很好，但是能量量子化的观点违背日常生活经验，当时没有被人接受，即使普朗克本人也踌躇不决．后来，爱因斯坦勇敢地接受了量子化的观点，成功地解释了光电效应，才使量子论走上了进一步发展的道路．

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．黑体辐射的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系)

黑体辐射实验中，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度________；另一方面，辐射强度的极大值向________的方向移动．

答案：1．(1)电磁波　温度　较短波长　(2)完全吸收　不发生反射　(3)温度　材料的种类　表面状况　波长　温度

2．都有增加　波长较短

3．能量子：超越牛顿的发现

(1)能量量子化：宏观物体的能量是________；而普朗克认为微观粒子的能量是________的，或说微观粒子的能量是________的，即带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________倍．

(2)能量子：不可再分的最小能量值ε叫做能量子，且ε＝________.式中的ν是________，h叫做普朗克常量，其值为h＝________.

答案：(1)连续的　量子化　分立　整数

(2)hν　电磁波的频率　6.626×10－34 J·s

一、黑体与黑体辐射

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)特点：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：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．如果一些物体能够完全吸收投射到其表面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．