2024-2025学年人教版高一物理必修第三册教学课件 第十三章 5 能量量子化

第十三章电磁感应与电磁波初步能量量子化1了解热辐射和黑体的概念。2初步了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量。3了解原子的能级结构。重点难点为什么会有这样的变化呢？引入新课热辐射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，所以叫作热辐射。(2)特点：当温度升高时，热辐射中波长较短的电磁波的成分越来越强。如何定量地研究物体的热辐射规律？除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波常温下，我们看到的物体颜色就是物体反射了该频率的电磁波，吸收了其他频率的电磁波。一些物体看起来很黑，其实是它吸收所有电磁波，反射的电磁波很弱。那么，在研究物体的热辐射时，应如何避免反射电磁波的影响？2．黑体(1)定义：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。发现室内墙是黑的，因为没有光反射出来或反射出来的光比较弱(2)特点①黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波。②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。说明黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。导练1.(多选)(2022·甘肃酒泉高二校考期中)关于对黑体的认识，下列说法正确的是A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及

表面状况无关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种

类及表面状况有关D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表

面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体√√黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，并且不会有任何的反射，但黑体不一定是黑色的，故A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，故C错误，B正确；如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电磁波，因此空腔成了一个黑体，故D正确。总结提升

热辐射特点吸收、反射的特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关黑体辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射能量子为了得出同实验相符的黑体辐射公式，德国物理学家普朗克做了多种尝试，进行了激烈的思想斗争。微观世界的某些规律，在我们宏观世弄看来可能非常奇怪。普朗克所以，普朗克做了以下大胆的假设1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子。2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s。3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称为光子。说明能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化。量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的。联系生活实际说说你心中的连续性与量子化有什么区别？米缸里存放的大米，在我们人类看来，其质量是可以连续增加，可以多装入1.5kg等如果让蚂蚁来搬运这些大米，那么它们会认为存放的大米的质量是不连续的，每次只能一粒一粒地搬运，而不能一次搬运1.5粒等。联系已学的物理知识说说你心中的连续性与量子化有什么区别？宏观上物体的带电量可以连续的增加微观上物体带电量是元电荷的整数倍导练2.(2023·黄冈中学高二月考)关于能量量子化，下列说法正确的是A.能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的B.微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍C.电磁波的波长越长，其能量子越大D.能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的

观点√能量子假设最早是由普朗克提出的，故A错误；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，但它的观点是正确的，故D错误。3.可见光波长的大致范围是400～760nm。400nm、760nm电磁辐射的能量子ε的值分别是多少？(结果保留3位有效数字)答案4.97×10－19J

2.62×10－19J760nm电磁辐射的能量子为能级1.能级原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态。电磁波的能量是量子化的，原子的能量是否也是量子化的？2.能级之间的跃迁处于低能级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，处于高能级的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。拓展延伸(1)能级越低，原子越稳定。(2)除受到高速运动的电子的撞击外，当吸收一定大小的光子的能量(等于跃迁前后的两能级之差)时，原子也能跃迁到高能级。3．原子的发射光谱(1)光谱特征如图所示是氢原子的光谱，原子的发射光谱只有一些分立的亮线。(2)光谱分立的原因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，因为原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。氢原子光谱导练4.一个氢原子从低能级跃迁到高能级，该氢原子A.吸收光子，吸收光子的能量等于两能级之差B.吸收光子，能量减少C.放出光子，能量增加D.放出光子，放出光子的能量等于两能级之差√氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较低能级向较高能级跃迁时，吸收光子，能量增加，吸收光子的能量等于两能级之差，故A正确，B、C、D错误。5.(多选)下列说法正确的是A.原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可

以连续变化B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个

能级之差D.由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射

光谱只有一些分立的亮线√√原子的能量是量子化的，原子从高能级向低能级跃迁时向外放出光子，放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分