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

13.5能量量子化 必修第三册 2025届高二物理组制 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: 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，……” 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 背景材料： 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 这两朵乌云是指什么呢？ 后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，乌云落地化为一场春雨，浇灌着两朵鲜花。 黑体辐射实验 迈克尔逊-莫雷实验 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 普朗克量子力学的诞生 相对论问世 这两朵乌云到底是什么回事呢？ 量 子 力 学 相 对 论 微 观 领 域 高 速 领 域 经 典力 学 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 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？ 思考与讨论： 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 1. 概念：一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐射。 固体在温度升高时颜色的变化 1400 K 800 K 1000 K 1200 K 例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。 一、热辐射 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 常温下我们看到不发光的物体颜色就是物体表面反射光所致。 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，会怎样？ 大量实验结果表明，辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 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？ 2、黑体：如果某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。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 3.黑体辐射：对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，而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。 黑体辐射实验：随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有增加； 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 0 1 2 3 4 1700K 1500K 1300K 1100K 辐射强度 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 1.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。例如，可能是ε、2ε、 3 ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的能量值ε叫做能量子。 二、能量子 是电磁波的频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为 结论：宏观物体的能量是连续的；微观粒子的能量是量子化的。 M.Planck 德国人 1858－1947 借助于能量子的假说，普朗克得出的黑体辐射的强度按波长的分布公式，与实验符合的非常好。不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 2.光子： 光本身就是一个个不可分割的能量子，后来被叫做光子，其能量为： 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出： 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 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（energy level）。 分立轨道 1 2 3 4 E4 E3 E2 E1 定态 跃迁 E4 E3 E2 E1 三、能级 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 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