微专题18：能量量子化 讲义 -2025届高考物理一轮复习备考

微专题16：能量量子化

 

【核心素养导向】

 

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知识点一　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成分越来越强。

2．黑体

(1)定义：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，这种物体就叫作黑体。

绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。

(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。

3．黑体辐射的实验规律

(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。

(2)随着温度的升高

①各种波长的辐射强度都有增加；

②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。如图所示。

 

知识点二　能量子

1．普朗克的假设：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。

2．能量子：这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

3．能量子公式：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s。

4．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，这些能量子被叫作光子。

5．对能量量子化的理解

(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。

(2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。

识点三　能级

1．定义：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．特点

(1)原子处于能量最低的状态，是最稳定的。

(2)原子受到高速运动的电子的撞击，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，放出光子。

(3)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。

【精典例题导学】

 

【典例1】　(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，这是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是(　　)

A．T1>T2

B．T1＜T2

C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低

D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动

【典例2】人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功