(教用word)第13章　5　能量量子化-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册(人教版)

5　能量量子化 核心素养目标 物理观念 科学思维 1．理解热辐射、黑体等概念，并能加以区分 2．理解能量的量子化 理解能级以及原子跃迁与能级的关系，掌握跃迁的特点和规律 一、热辐射 1．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。 2．黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫作黑体。 二、能量子 1．普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小ε＝hν，其中ν是电磁场的频率，h是普朗克常量。 2．光本身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，这些能量子被叫作光子。 三、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能级。 2．跃迁：原子从高能态向低能态或从低能态向高能态变化叫原子的跃迁。 1．(多选)下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是(　　) 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与温度有关 C．黑体能够反射部分电磁波 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 ABD　解析：一切物体都在辐射电磁波，故A正确；一般物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类和表面状况有关，故B正确；能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故D正确，C错误。 2．下列电磁波光子能量最强的是(　　) A．紫外线　　B．X射线　　C．可见光　　D．红外线 B　解析：紫外线、X射线、可见光、红外线中X射线的波长最短、频率最高，所以X射线光子的能量ε＝hν最强，所以B正确，A、C、D错误。 3．一个氢原子从高能级跃迁到低能级，该氢原子(　　) A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 B　解析：一个氢原子从高能级跃迁到低能级，释放光子，能量减少，故选项B正确。 　　 　　热辐射 (1)一切物体都在发射的热辐射与什么因素有关？ 提示：与温度有关。 (2)铁块在被加热至发光的过程中，发光的颜色为什么会慢慢变强？ 提示：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。 理解热辐射的关键点 1．任何物体在任何温度下都会发生热辐射，这是由于物体中分子原子受到激发会发射电磁波。 2．热辐射是热能转化为电磁能的过程。 3．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，除光源外，常温下我们看到的物体的颜色就是反射光的颜色。 (多选)对热辐射及黑体的认识，下列说法正确的是(　　) A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，辐射与物体的温度有关 B．物体的热辐射与温度有关，温度越高，辐射中波长较短的成分越强 C．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，也不辐射电磁波 D．黑体辐射的电磁波与黑体的温度有关 ABD　解析：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，辐射与物体的温度有关，温度越高辐射中波长较短的成分越强，故A、B正确；黑体吸收电磁波，不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，故C错误；黑体辐射的电磁波与黑体的温度有关，故D正确。 热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ­λ图线可知，同一物体在不同温度下(　　) A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 C．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 D．辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动 D　解析：由题图可知，对同一物体而言，随着温度升高，一方面各种波长辐射强度都有所增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，波长范围也变大了，故A、B、C错误，D正确。 　　 　　能量量子化 (1)能量子有大小吗？如何表示？ 提示：有；能量子的大小ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，其值为h＝6.626×10－34 J·s。 (2)如何理解能量的量子化？ 提示：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。 (3)光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm，求波长为400 nm和700 nm的电磁辐射的能量子的大小。 提示：根据公式ν＝和ε＝hν可知，λ1＝400 nm的电磁辐射对应的能量子ε1＝h＝6.626×10－34× J＝4.97×10－19 J λ2＝700 nm的电磁辐射对应的能量子ε2＝h＝6.626×10－34× J＝2.84