师：好，上课！
生：老师好！
师：同学们好，请坐。在物理学的发展历程中，每一项重大发现，都是在前人认知的基础上取得的。新的概念和理论的建立，并非一蹴而就。今天，我们将学习哪个新的物理知识点呢？请同学们观看视频。在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家凯尔文做了展望新世纪的发言。他说，科学的大厦已基本完成，后辈物理学家只需做些零碎的修补工作。他敢这么说，是因为在19世纪，牛顿定律在各个领域都取得了巨大成功，大家都觉得没什么问题无法解释了。但凯尔文毕竟非同一般，他在发言中指出，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，一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。后来，它们迅速发展成狂风暴雨，并催生出两朵花蕾。第一朵绽放出量子论的花瓣，第二朵绽放出相对论的芬芳。由于它们的出现，经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学也发展到了更为广阔的领域。接下来，我将带大家领略第一朵鲜花的开放过程——能量量子化的发现。量子论让人们认识了微观世界的运动规律，还发展出一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。同学们看右图，这是利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的量子围栏。那么，人们是如何迈出认识量子规律的第一步的呢？我们一起来学习第四章第一节——普朗克黑体辐射理论。从这个大标题可以看出，今天我们要学习的内容与谁有关？
生：黑体、普朗克。
师：对，与伟大的物理学家普朗克有关。除此之外，还涉及哪个概念？
生：黑体辐射。
师：没错，还有热辐射，这是我们之前学过的。黑体辐射是我们本节课要学习的重点。所以，这节课我们将介绍黑体、黑体辐射，以及伟大的物理学家普朗克。同学们看右图，这是阳光下的鸟窝。请对比鸟窝内的亮度和通过窗户看到的外边的亮度，你们有什么发现？为什么会出现这种现象？大家思考一下，找同学来回答。好，有没有想出来的同学？请举手。戚子良，你来回答。
生：从远处看，会发现鸟窝里面很暗。
师：为什么呢？
生：因为外界射进来的光会经过多次反射，然后射不出来。
师：对，请坐。现在大家的观点是，窗户内比较暗。为什么会比较暗呢？我们眼睛能看到物体，是因为物体反射的光进入了眼睛。所以，进入鸟窝内的光，一部分被吸收，极少部分能从里面出来。出来的光少了，我们看上去，鸟窝里面是不是就相对暗一些？好，再思考，如果射入鸟窝内的光线全部被吸收，没有任何光线射出来，鸟窝内会是什么情况？
生：什么也看不到。
师：为什么什么也看不到？
生：因为没有光线射出来。
师：所以，在这种情况下，我们可以定义这样一种物体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，且不发生反射，所有入射的电磁波都被吸收而不反射，这样的物体我们就称它为绝对黑体，简称黑体。这就是黑体的定义。同学们看下边这个问题，在一个物体的空腔壁上开一个很小的口，光线射进去后，经过多次反射，最终没有光线出来。这样的物体能看成黑体吗？
生：可以。
师：符合我们对黑体的定义吗？
生：符合。
师：有光进入，没有光出去，所以可以看成黑体。那么，再来比较一下黑体、黑色的物体和红色的物体，它们在颜色上有什么区别？大家抓紧时间对比。赵同杰，你来回答，它们三个有什么特征？为什么会出现颜色的变化？好，有没有同学思考好了？可以举手回答。转进翔同学，你来。
生：黑体吸收了入射它的所有电磁波，黑色的物体吸收了所有可见光部分，红色的物体吸收了可见光中除红色以外的其他颜色，只反射红色的光，所以呈现红色。
师：请坐，大家掌声鼓励。黑体吸收了所有电磁波，这是刚学的定义。黑色物体之所以呈黑色，是因为所有可见光都被它吸收，没有可见光反射到我们眼睛里。红色物体则反射红色光。那大家再考虑一下，黑体是什么颜色？是黑色吗？我们来思考这个问题。在现实生活中，实际不存在理想的黑体，绝对黑体是不存在的。实际的物体都能辐射电磁波，比如辐射红外线，同时，实际物体还能吸收和反射电磁波。所以，绝对黑体存在吗？
生：不存在。
师：对，实际物体既能吸收，又能反射，绝对黑体是一个理想化的物理模型。根据这一点，能说黑体就是黑色的吗？有些被看作黑体的物体，由于自身有较强的辐射，会很亮，比如太阳、白炽灯，它们都不是黑色的。这点大家要注意。关于热辐射，我们来看下面这种现象。甜甜，坐在火炉旁边，你有什么感觉？
生：很热。
师：为什么会热呢？
生：因为炉子有热辐射。
师：请坐。这是常见的热辐射现象。咱们再看后面的视频，思考能否根据颜色来判断温度的高低。我们围坐在火炉旁，火炉向外辐射能量，这与温度有关。看看是否真有这种关系。钢铁加热到500度呈暗褐色，580度是暗红色，650度是暗棕色，750度是红色，780度是淡银红色，800度是淡红色，830度是橘黄微红色，880度是淡枯色，1050度是黄色，1150度是淡黄色，1250度是黄白色，1300度是亮白色。能不能根据颜色判断温度高低？
生：可以。
师：一种颜色对应一种温度，这就是常见的热辐射。那么，什么是黑体辐射呢？首先，物体得是黑体，其次，这个物体还能向外辐射能量。黑体虽然不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，这种辐射就称为黑体辐射。一般辐射和黑体辐射有什么区别呢？对于一般物体，辐射强度与哪些因素有关？
生：温度、材料、表面状况。
师：这是我们之前学过的。那么，黑体辐射与哪些因素有关呢？
生：只和温度有关。
师：对，这是黑体辐射的特点，与一般辐射差别很大。下面，我们通过一个视频，重新认识一下黑体。为什么夏天穿黑衣服比穿白衣服热？当光照在不同物体上时，一部分光会被物体反射，另一部分会被物体吸收并转化为热，使物体发热。黑色能吸收各种频率的光，所以最容易变热。但有一种理想物体，它能吸收外来的全部电磁辐射，且不会有任何反射和透射，这就是黑体。黑体不一定是黑色的，随着自身温度提升，黑体开始发出可见光，这种光线就是黑体辐射。当温度超过1300度，黑体开始发白色和蓝色光，发出白色光的黑体会像太阳一样，同时放出大量紫外线，所以太阳也算黑体。现在，我们对黑体有了新的认识。关于黑体辐射，我们知道它只和温度有关，这可能反映了某种具有普遍意义的客观规律，因此，人们对它进行了深入的实验和理论研究。下面，我们看第一种情况，利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射强度按波长分布的情况。根据这个图形，能得出什么结论？可以分析同一温度下有什么特点，随着温度升高又有什么特点。有没有找出来的同学？请举手。罗子怡，你来。