高中物理必修三第十三章第5节能量量子化

第十三章第5节：能量量子化

1在火炉旁边有什么感觉？投在炉中的铁块开始是什么颜色？过一会有是什么颜色？加热铁21.概念：固体或液体，在任何温度下都在辐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。固体在温度升高时颜色的变化1400K800K1000K1200K

例如：铁块温度从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。一、热辐射现象33.特点：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。注意：

激光、日光灯发光不是热辐射。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。4.热辐射的主要成分：室温时，波长较长的电磁波；高温时，波长较短的电磁波。4一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5物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。黑体是个理想化的模型。黑体模型不透明材料制成的带小孔的空腔空腔上的小孔二、黑体与黑体辐射6普朗克能量子假说1.辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍：E=nε

n=1，2，…2.ε

叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数—能量量子化；3.谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；4.对于频率为

ν

的谐振子，最小能量为：ε

=hν

h=6.62610─34J·s—普朗克常量能量量子经典3、能量子7

4.能级

微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。8既然灯向外辐射的光能是分立的，一份份的。为何我们看不到灯的亮度发生变化？1.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。2.在研究微观粒子时必需考虑能量量子化。91.热辐射现象2.黑体与黑体辐射黑体：吸收而不反射电磁波3.黑体辐射的实验规律温度升高，辐射强度增加，强度的极大值向波长较短的方向移动4.能量子：超越牛顿的发现5.普朗克能量子理论成功解释黑体辐射ε

=hν

h=6.62610-34J·s——普朗克常量101.下列叙述正确的是(

)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ACD112.炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的温度，这是根据什么道理?根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，温度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度。123.对应于3.4×l0─19J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？解：根据公式ε=hν和ν=c/λ得

ν

=

ε/h=

5.13×1014

Hz

λ