第三章 5 微观世界的量子化-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案课件PPT（教科版2019）

第三章　电磁场与电磁波初步 1 5．微观世界的量子化 2 1．了解能量子和光子的概念，知道光具有波粒二象性，波粒二象性是微观世界的共性。2.了解能量量子化的概念及其提出的科学过程。3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征。 课前自主学习 4 微粒 电磁波 粒子性 普朗克 hν 普朗克常量 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 连续 光子 电磁波 电磁性 波长 波动 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 一份一份 不连续 量子化 量子化 稳定 激发 跃迁 吸收 释放 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 1．判一判 (1)最早提出量子理论的是牛顿。(　　) (2)波粒二象性只是光才有的特性。(　　) (3)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。(　　) (4)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。(　　) (5)原子从低能级跃迁到高能级要吸收能量。(　　) √ × √ × √ 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 提示 2．想一想 光同时具有波粒二象性吗？还是有的光具有波动性，有的光具有粒子性？ 提示：光同时具有波动性和粒子性，只是有的情况下波动性更明显，有的情况下粒子性更明显而已。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 课堂探究评价 10 探究　微观世界的量子化 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 提示 活动1：干涉和衍射是一切波特有的现象。如图甲，(a)是光的双缝干涉条纹，(b)是光的单缝衍射条纹，据此可知道光是什么？ 提示：光是一种波。 活动2：如图乙，只有当光的频率ν不小于某一最小值时，才能从K极板打出电子形成电流，发生光电效应。光的经典电磁理论无法解释光电效应的这个规律。爱因斯坦为解释光电效应规律，借鉴普朗克的能量子理论，提出了光子说，他认为在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光量子，简称光子，其能量为hν。这个假说完全解释了光电效应的所有实验规律。据此可知道光有什么性质？ 提示：光具有粒子性。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 提示 活动3：图丙是氦原子的发射光谱，光谱中只有一些分立的亮线，这说明原子的能量有什么特征？ 提示：氦原子的发射光谱只有一些分立的亮线，说明原子发出的光子的能量是分立的，则原子的能量是分立的。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 1．普朗克的能量子理论 (1)普朗克的假设 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。 能量子公式：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s。 (2)普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 (3)能量子理论在微观与宏观世界的联系与区别 由于ε＝hν极微小，所以在宏观尺度内研究物体的能量时，我们可以认为物体的能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子的能量时，能量量子化(ε＝hν)不可忽略，即必须考虑能量量子化。 (4)爱因斯坦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。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 2．光的波粒二象性 (1)光具有粒子性：光子说能够成功地解释光电效应，说明光具有粒子性。 (2)光具有波动性：光能发生干涉、衍射，说明光具有波动性。 (3)光具有波粒二象性：光子说中光子能量公式ε＝hν。其中ν是光的频率，说明光的粒子性并没有否定光的波动性，而是承认了光的波动性。光的粒子性和光的波动性是统一的。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 3．能级 (1)定义：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。 (2)理解：通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。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。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 例如，图1中画出的四个箭头分别表示氢原子从n＝3，4，5，6的能级跃迁到n＝2的能级的情况，这些过程中释放出的能量就是所发射的光子的能量，这些光子分别对应着图2中氢原子光谱在可见光范围内的四条明线。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 例　某半导体激光器发射波长为1.