13.5能量量子化（同步课件）-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

§5 能量量子化 第十三章 电磁感应与电磁波初步 高中物理(人教版2019)必修第三册 CONTENTS 热辐射 01. 能量子 02. 能级 03. PART 01 新课引入 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 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 背景材料 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 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 PART 02 热辐射 热辐射：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。 热辐射 1 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 思考与讨论 (1)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。 (2)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。 黑体与黑体辐射 2 (3)特点：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。 黑体与黑体辐射 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。 2 PART 03 能量子 能量子：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。 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 1 能量子 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 2 光子 PART 04 能级 1.能级：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.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。 能级 PART 05 课堂练习 1．关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体吸收了绝大部分电磁波 B．黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关 C．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 D．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律 课堂练习 01 D 课堂练习 01 【答案】D 【详解】A．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，选项A错误； B．根据黑体辐射规律：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，与材料及表面状况无关，故B错误； C．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，选项C错误； D．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律，选项D正确。 故选D。 2．关于黑体辐射图像如图所示，下列判断正确的是（　　） A．T1>T2>T3>T4 B．T1<T2<T3<T4 C．T1=T2=T3=T4 D．测量某黑体任一波长的光的辐射强度可以得知其温度 课堂练习 02 A 课堂练习 02 【答案】A 【详解】ABC．因随着温度的升高，辐射强度增强，同时辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以T1>T2>T3>T4，A正确，BC错误； D．测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度，D错误。 故选A。 3．下列说法正确的是（    ） ①普朗克提出“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”，从而建立了“能量量子化”观点 ②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，这种物体就被称为“黑体” ③我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关 ④爱因斯坦指出：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不可分割的能量子组成的 A．①② B．①④ C．①②④ D．①②③ 课堂练习 03 C 课堂练习 03 【答案】C 【详解】①普朗克提出“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”，从而建立了“能量量子化”观点，该说法正确； ②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，这种物体就被称为“黑体”，该说法正确； ③我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，该说法错误； ④爱因斯坦指出：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不可分割的能量子组成的，该说法正确。故选C。 4．我国高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波（　　） A．波长更长 B．能量子的能量更小 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 课堂练习 04 C 课堂练习 04 【答案】C 【详解】A．由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误； BC．已知能量子的能量为由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，C正确； D．电磁波的传播速度与光速相等，在自由空间中，为c=3×108m/s，D错误。 故选C。 5．2018年11月16日，第26届国际度量衡大会上，经过60个成员国代表投票表决，重新定义了千克．新定义以普朗克常数为基准，从而使1千克脱离了实际物体．其中h是普朗克常量，关于h的单位，用国际单位制的基本单位表示，正确的是    (    ) A．J·s B．kg·m2/s C．kg·m2·s3 D．J/s 课堂练习 05 B 课堂练习 05 【答案】B 【详解】AD.J不是国际单位制的基本单位，故AD错误；BC.根据E=hν解得：则h的单位是故B正确，C错误． 谢谢聆听 $$