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 19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声等都遵循的规律——能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中，他们认为物理学已经发展到头了。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 于是，1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言: “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。” —— 开尔文 但开尔文毕尽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.” 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 新课导入 知识讲解 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？ 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。 一、热辐射 ②辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。温度越低，辐射的电磁波重波长较长的成分多，随温度的升高，期中波长较短的成分增多。 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 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。 一、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。 随着温度的升高，块从发热，再到发光，铁块的颜色也不断发生变化。 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 一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处看窗内，你会发现什么？为什么？ 向远处观察打开的窗子近似黑色 近似黑体 黑体：如果某种物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而不发生反射，这物体称为黑体。 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 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 ε表示能量子的能量，单位？ 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。这些能量子后来被称为光子。 爱因斯坦 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