【课件】新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步5能量量子化课件新人教版必修3

5.能量量子化

把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色。为什么会有这样的变化呢？1.知道光的能量是不连续的。2.初步了解微观世界的量子化特征。1.了解热辐射，知道热辐射与温度之间的关系。2.知道普朗克的能量子假说。3.知道原子中的能级结构。（物理观念）（物理观念）（物理观念）

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1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:

“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。”

(开尔文)

但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……”这两朵乌云是指什么呢？黑体辐射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。迈克尔逊-莫雷实验黑体辐射实验迈克尔逊-莫雷实验普朗克量子力学的诞生相对论问世量子力学相对论微观领域高速领域经典力学一、热辐射

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，所以叫作热辐射。物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。

随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，铁块的颜色也不断发生变化。思考与讨论

一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？黑体：如果某物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而不发生反射，这物体称为黑体近似黑体

研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。黑体辐射只与温度有关。24λμm1700K1500K1100K黑体辐射实验规律实验结论:1.温度越高,辐射强度越大。2.与最大辐射强度对应的波长向短波方向移动。辐射强度1300Kε=hν不可再分的最小能量值ε叫做能量子3：能量微观宏观h=6.626×10-34J.s能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n为正整数，称为量子数1：能量子2：量子数连续分立的，量子化的两种理论:维恩公式:短波适合;长波不符合瑞利公式:长波适合;短波荒唐紫外灾难普朗克理论:

在发射和吸收能量的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。能量是h

的整数倍。

最小能量为:ε=h

是波的频率实验瑞利公式维恩公式黑体辐射理论解释普朗克理论值ε=hν不可再分的最小能量值ε叫做能量子3.能量微观宏观h=6.626×10-34J.s能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n为正整数，称为量子数1.能量子2.量子数连续分立的，量子化的二、能量子

年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子.例1.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ACD24λμm1700K1500K1100K1300K辐射强度例2.黑体辐射的实验规律如图,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温度越高,辐射强度越大ACD温度越高最大辐射强度对应的波长向短波方向移动例3.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．2.2×1015

B．3.2×1015C．2.2×1014D．3.2×1014B三、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（energylevel）。

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.黑体热辐射定义：原子的能量是量子化的，这些量子化能量值叫作能级能级跃迁原子光谱：原子的光谱是一些分立的亮线能量子德国物理学家普朗克最早提出量子假说物体中不停运动的带电微粒产生只吸收不反射电磁波黑体辐射问题光子爱因斯坦发展此理论提出能级1.（多选）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ACD2.