第四章

原子結構和波粒二象性第1節

普朗克黑體輻射理論1.了解黑體及黑體輻射的概念。2.了解黑體輻射的實驗規律。3.知道能量子概念,能說出普朗克提出的能量子假說內容。4.了解宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點。量子論使人們認識了微觀世界的運動規律，并發展了一系列對原子、分子等微觀粒子進行有效操控和測量的技術。圖為利用掃描隧道顯微鏡將48個鐵原子排成的“原子圍欄”。那么，人們認識量子規律的第一步是怎樣邁出的？一、黑體與黑體輻射1.黑體：如果一個物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波，而不發生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。2.黑體輻射：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射。黑體是理想化模型不透明材料制成的帶小孔的空腔對黑體的理解：①黑體是個理想化的模型。②一般物體的輻射與溫度、材料、表面狀況有關，但黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關。3.一般物體與黑體的比較熱輻射特點吸收、反射特點一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關，與材料的種類及表面狀況有關既吸收，又反射，其能力與材料的種類及入射光波長等因素有關黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關完全吸收各種入射電磁波，不反射二、黑體輻射的實驗規律黑體（小孔表面）T集光透鏡平行光管分光元件會聚透鏡及探頭電爐（控制溫度）1.實驗原理：分光元件（如棱鏡或光柵等）將不同波長的輻射按一定的角度關系分開，轉動探測系統測量不同波長輻射的強度分布。再推算出黑體單色輻出度按波長的分布。

加熱空腔使其溫度升高，空腔就成了不同溫度下的黑體，從小孔向外的輻射就是黑體輻射。

利用分光技術和熱電偶等設備，可以測出黑體輻射電磁波的強度按波長分布的情況。黑體輻射譜②輻射強度的極大值向波長較短的方向移動溫度升高：①各種波長的輻射強度都增加思考2：怎樣解釋黑體輻射的實驗規律呢?思考1：黑體輻射隨著溫度變化有怎樣的實驗規律?2.實驗規律維恩瑞利瑞利─金斯線維恩線（1）經典物理學所遇到的困難①維恩的經驗公式：短波符合，長波不符合；

②瑞利─金斯公式：長波符合，短波荒唐3.黑體輻射的理論解釋瑞利─金斯線維恩線1900年10月19日，普朗克在德國物理學會會議上提出黑體輻射公式。（2）普朗克的解釋普朗克找到了一個數學公式，它與實驗吻合得非常完美。維恩公式和瑞利——金斯公式，其實就是普朗克公式的特殊情況。——黑體輻射公式1.定義：普朗克認為，組成黑體的振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε

的整數倍，他把這個不可再分的最小能量值ε

叫作能量子。3.能量的量子化：在微觀世界里能量不是連續的，而是一份一份的，

即是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的。2.表達式：量子：不可分割的基本個體分立：不連續的E=nε，n=1,2,…三、能量子宏觀世界中：能量可以是任意值，可以連續變化。例如：物體的重力勢能，彈簧振子的彈性勢能。微觀世界中：微觀粒子的能量只能是一個一個的特定值，不能連續變化。（能量量子）例如：物體的帶電量，電子繞原子核運動的軌道半徑。經典量子連續分立4.對能量子的理解5.普朗克量子化理論的意義（1）破除“能量連續變化”的傳統思想，是物理新思想的基石之一。（2）開創物理學新紀元，為量子力學的誕生奠定了基礎。（3）標志著人類對自然規律的認識從宏觀進入微觀領域。1.對黑體的認識，下列說法正確的是()A.黑體不僅能吸收電磁波，也能反射電磁波B.黑體是黑色的且其自身輻射電磁波C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除了與溫度有關，還與材料的種類及其表面狀況有關D.黑體是一種理想化模型，實際物體沒有絕對黑體D2.下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體輻射實驗規律的是（）AABCD

ABC瑞利─金斯公式黑體輻射：不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波隨溫度的升高：各種波長的輻射強度都在增加；輻射強度的最大值向短波方向移動普朗克黑體輻射理論黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射的物體普朗