第13章 第5节 能量量子化（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

　电磁感应与电磁波初步 第十三章　 第5节　能量量子化 课前　教材预案 课堂　深度探究 课末　随堂演练 课后　限时作业 [学习目标]　1.了解热辐射和黑体的概念（物理观念）.2.初步 了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量（物理观念）.3. 了解原子的能级结构（物理观念）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课前　教材预案 知识点一　热辐射 1.概念：一切物体都在辐射电磁波，且这种辐射与物体的 ⁠ 有关，所以叫热辐射. 2.特点：温度升高时，热辐射中波长较 的成分越来越强. 3.黑体：能够完全吸收入射的各种波长的 ⁠而不发生 反射. 温 度　 短　 电磁波　 返回目录 物理　必修　第三册 　 知识点二　能量子 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 ，这个最小的能量值ε叫能量子. 2.大小：ε＝ ，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 ，光的能量子称为 ⁠. 整数倍　 hν　 hν　 光子　 返回目录 物理　必修　第三册 　 知识点三　能级 1.原子的能量是 的，量子化的能量值叫 ⁠. 2.原子从高能态向低能态跃迁时 ⁠光子，光子的能量等 于前后两个能级 ⁠. 3.原子的能级是 ⁠的，放出的光子的能量也是分立的， 原子的发射光谱只有一些 的亮线. 量子化　 能级　 放出　 之差　 分立　 分立　 返回目录 物理　必修　第三册 　 1.判断下列说法的正误. （1）只有高温物体才能辐射电磁波. （　×　） （2）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大. （　√　） （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. （　√　） 2.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有 ⁠. × √ √ √ 增加　 返回目录 物理　必修　第三册 　 课堂　深度探究 考点一　热辐射和黑体辐射 【知识拓展】 1.黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况. 2.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. 3.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为 简单，黑体辐射强度只与温度有关. 返回目录 物理　必修　第三册 　 4.一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点热辐射不一定 需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱， 温度高时辐射强.在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成 分有显著不同. 返回目录 物理　必修　第三册 　 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 辐射电磁波的强度按波长的 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 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题1】下列叙述错误的是（　　） 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只与温度有关 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 思维导引：一般物体都会反射各种波长的电磁波，其热辐射情 况既与温度有关，又与材料种类及其表面状况有关，而黑体的 热辐射只与温度有关. 答案　B 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　一切物体都在辐射电磁波，选项A正确；一般物体辐射 电磁波的情况不仅与温度有关，还与其表面情况等其他因素有 关，选项B错误，符合题意；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，选项C正确；黑体能够完全吸收入 射的各种波长的电磁波，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】（多选）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 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　BD 解析　黑体能100％地吸收入射到其表面的电磁辐射，并且不 会有任何的反射与透射，这样的物体称为黑体，但不一定是黑 色的，选项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，选项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，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　能量子 【知识拓展】 1.普朗克的能量子概念 （1）能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连 续的，只能是某一最小能量值的整数倍当带电粒子辐射或吸收 能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐 射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作 普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，ν为电磁波的频率. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）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. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.爱因斯坦的光子说 光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由 一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频 率为ν的光子的能量为ε＝hν. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题2】 两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面， 第一束光在某段时间内打在物体表面的光子数与第二束光在相 同时间内打在物体表面的光子数之比为5∶4，则这两束光的光 子能量和波长之比分别为（　　） A.4∶5　4∶5 B.5∶4　4∶5 C.5∶4　5∶4 D.4∶5　5∶4 思维导引：光束能量E＝NE0，E0＝hν＝h，光子能量与波长 成反比. 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　D 解析　两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相 同时间内打在物体表面的光子数之比为5∶4，根据E＝NE0可 得两束光的光子能量之比为4∶5；再根据E0＝hν＝h知，光子 能量与波长成反比，故两束光的光子波长之比为5∶4，选项D 正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式2】 （多选）某光源放出波长在500～600 nm之间的各 种光子，若已知该光源的发光功率为1×10－3 W，则它每秒发 射的光子数可能是（　　） A.2.0×1015 B.2.9×1015 C.2.6×1015 D.1.5×1015 答案　BC 解析　光源发出的光子数与发光功率和波长之间的关系为n＝ ，故光源每秒发射的光子数在2.5×1015～3.0×1015个之间， 选项B、C正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点三　能级 【知识拓展】 1.原子处于能量最低的状态是最稳定的. 2.原子获得能量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. 3.原子从高能态向低能态跃迁放出的光子的能量等于前后两个 能级之差，原子从低能态跃迁到高能态吸收光子的能量也等于 前后两个能级之差. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题3】 （多选）关于原子的能级跃迁，下列说法正确的是 （　　） A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于 原子在始、末两个能级的能量差 B.原子不能从低能级向高能级跃迁 C.原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，放出光子后从较高 能级跃迁到较低能级 D.原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子，光子的能量都等 于始、末两个能级的能量差的绝对值 返回目录 物理　必修　第三册 　 思维导引：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，它 辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量hν由这两种能量状态 的能量差决定. 答案　CD 解析　原子处于激发态时不稳定，可自发地向低能级跃迁，以 光子的形式释放能量，光子的吸收是光子辐射的逆过程，原子 在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收 光子还是辐射光子，光子的能量总等于始、末两能级的能量差 的绝对值，即hν＝Em－En（m＞n），选项C、D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式3】 一个原子从某一高能级跃迁到另一低能级的过程 中，该原子（　　） A.发出一系列频率的光子 B.吸收一系列频率的光子 C.吸收某一频率的光子 D.辐射某一频率的光子 答案　D 解析　从高能级向低能级跃迁，辐射光子，能量减少，原子在 两能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量满足hν＝Em－En（m＞ n），所以题述原子要辐射某一频率的光子，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课末　随堂演练 1.（热辐射和黑体辐射）关于对热辐射的认识，下列说法正确 的是（　　） A.温度高的物体向外辐射电磁波，温度低的物体不向外辐射电 磁波 B.爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子假设” C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关 D.常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波 答案　C 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波，选项 A错误；普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子假 设”，选项B错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况 只与温度有关，选项C正确；常温下我们看到物体（除光源 外）是因为物体（除光源外）在不断反射可见光，不是因为物 体在不断辐射电磁波，选项D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.（能量子）（多选）关于“能量量子化”，下列说法正确的 是（　　） A.认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的 B.认为能量值是连续的 C.认为微观粒子的能量是量子化的、连续的 D.认为微观粒子的能量是分立的 答案　AD 解析　普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份 一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的，选项A、D 确，B、C错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.（能级）一个氢原子从较高能级跃迁到较低能级.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 答案　B 解析　由原子的能级跃迁规律知，氢原子从高能级跃迁到低能 级时，辐射一定频率的光子，氢原子能量减少，光子的能量由 这两种定态的能量差决定.选项B正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 $$