13.5 能量量子化 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

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。 观察与思考 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？ 观察与思考 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 观察与思考 (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。 观察与思考 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 观察与思考 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＝6.63×10－34 J·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。 观察与思考 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。 观察与思考 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 观察与思考 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400～760 nm。400 nm、760 nm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　4.97×10－19 J　2.62×10－19 J 760 nm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