3.5 微观世界的量子化-【志鸿优化训练】2025-2026学年高中物理必修第三册(教科版)

物理必修第三册教科版 5.微观世界的量子化 学业目标 定位 课标要求 核心素养 1.知道光的波粒二象性及实物粒子同样具有波粒二象性。 2.知道能量是量子化的，知道能量子的概念、普朗克常量及光 1.能量子，能级。（物理观念） 子的量子化。 2.能量子观点的建立和意义。（科学思维） 3.知道能级的概念，知道能级跃迁的特点。 必备知识·梳理 答案见P3491 知识梳理 从某个能级“跳跃”到另一个能级，这个过程 一、波粒二象性 称为跃迁 (3)原子从较低的能级跃迁到较高的能级，必 1.光既具有 性，又具有 性，即 须 出能 光具有波粒二象性。 能量；反之，则要 2.光的波动性的证明：光能发生 和 量。这两个过程中吸收或释放出的能量都等 等波特有的现象 于两能级的 3.光的粒子性的证明： 等现象证 科学思维 明了光具有粒子性。 一、思考判断 4.光子的能量：e= ,其中h=6.626× 1.普朗克量子假说认为微观粒子的能量是不连 10J·s,称为普朗克常量，最早提出量子 续的。（) 理论的是普朗克。 2.原子的能量是连续的。() 5.波粒二象性并不只是光才有的特性，而是 3.光子的能量是一份一份的，不连续的。() 的共性，实验已证明电子、质子 4.光既有波动性也有粒子性，但是在干涉中只 等 粒子同样具有波动性。 有波动性。（) 二、能量量子化 二、思维探究 1.能级：原子的能量是 的，即一系列 1.光的衍射现象和光的干涉现象说明光具有波 的值，这些 的 动性。光电效应现象说明光具有粒子性。那 的能量值称为能级。 么光究竞是什么？ 2.特点 (1)原子处于能量最低的状态（称为基态），这 是最稳定的状态，在某些情况下（例如受到高 2.普朗克提出能量子的意义是什么？ 速运动的电子的撞击等)，可能会变到能量较 的状态（称为激发态）。 (2)跃迁：当氢原子的能量发生变化时，只能 136 ○第三章电磁场与电磁波初步 关键能力·探究 答案见P3501 探究一 光的波粒二象性 名师点拨 对光的波粒二象性的理解 ○情境探究 (1)光既有波动性又有粒子性，二者是统 简述人们对光本性的认识发展过程。 的。 (2)光表现为波动性，只是光的波动性显著， 粒子性不显著而已。 (3)光表现为粒子性，只是光的粒子性显著， 波动性不显著而已 [针对训练1]对于光的波粒二象性的说法 中，正确的是() A一束传播的光，有的光是波，有的光是 粒子 B.光波与机械波是同样的一种波 自知识深化 C.光的波动性是由于光子间的相互作用而 1.光子是能量为hy的微粒，表现出粒子性，而 形成的 光子的能量与频率y有关，体现了波动性，所 D.光是一种波，同时也是种粒子，光子说并 以光子是统一了波粒二象性的微粒。 未否定电磁说，在光子能量e=hy中，频 2.光在不同条件下的表现不同，大量光子表现 率仍表示的是波的特性 出波动性，个别光子表现出粒子性；光在传播 探究二 能级 时表现出波动性，光和其他物质相互作用时 表现出粒子性；频率低的光波动性更强，频率 玻尔认为，电子只能在一些半径取分立 高的光粒子性更强。 值的轨道上运动，如氢原子中电子运动轨道 @典例精析 的最小半径是0.53×1010m,其他的轨道半 【典例1】关于光的本性，下列说法正确的是 径只能是2.12X1010m、4.77×100m等， ( 轨道半径不可能是介于这些值之间的中间值， A.光既具有波动性，又具有粒子性，两种性 经典物理学的观点是怎样的？ 质是不相容的 原子内部 电子 B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性 类似于质点 C.大量光子才具有波动性，个别光子只具 有粒子性 子核 D.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无 法只用其中一种去说明光的一切行为， 只能认为光具有波粒二象性 13794 物理必修第三册教科版 目知识深化 (1)电子的动能： 1.能量子 (2)原子的电势能。 (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，这样的份最小能量值€叫作能量 子，e=hy,其中h叫作普朗克常量，实验测 得h=6.63×10J·s,v为电磁波的频率。 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。 (2)爱因斯坦的光子说。 光不仅在发射和吸收时能量是一份份的，而 名师点拔 且光本身就是由一个个不可分割的能量子组 跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化 成的，这些能量子被称为光子。频率为的 当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子 光子的能量为e=hv。 的电势能E。减小，电子动能增大，原子能量减 2.能级 小，放出光子；反之，轨道半径增大时，原子电势能 (1)原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫 增大，电子动能减小，吸收光子，原子能量增大。 能级。 [针对训练2]（多选）下列关于氢原子能级 (2)原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，光 叙述正确的是() 子的能量等于前后两个能级之差。 A.电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电 (3)放出的光子的能量是分立的，所以原子的发 磁波 射光谱是一些分立的亮线。 B.处于定态的原子，其电子做变速运动，但 @典例精析 它并不向外辐射能量 【典例2】氢原子在轨道半径r1=0.53× C.原子内电子的轨道可能是连续的 101om运动时能量最低，称为基态，能量 D.原子内电子的轨道是不连续的 E1=一13.6eV。求氢原子处于基态时： 随堂演练·达标 答案见P3501 1.(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下 B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一 列说法正确的是()》 最小能量值的整数倍 A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能 C.能量子与电磁波的频率成正比 量值e D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 .4.138 ○第三章电磁场与电磁波初步 2.(多选)对于能量量子化的理解，下列说法正 4.光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是 确的是() 400~760nm。400nm、760nm电磁辐射的能 A.微观粒子的能量是连续的 量子的值各是多少？(h=6.63×104J·s) B.微观粒子的能量是不连续变化的 C.微观粒子的能量可以取任意值 D.微观粒子的能量只能取某些分立的值 3.处于激发态的氢原子向基态跃迁时( A.辐射光子，原子能量增加 B.辐射光子，原子能量减少 C.吸收光子，原子能量增加 D.吸收光子，原子能量减少 章未总结 知识整合 磁体周围分布着磁场 奥斯特发现了 电流的磁效应 场 一切磁相互作用都是 通过磁场实现的 电磁感应的五类现象： 电 (1)变化中的电流 用来形象描述磁场方 (2)变化中的磁场 磁感 向和强弱的假想的线 (3)运动中的恒定电流 切线方向为该点的磁 (4)运动中的磁铁 场 场方向 (5)运动中的导线 由电磁感应现象产生的 现象及其 态 线 疏密表示磁场的强弱 电流叫作感应电流 磁 线 是闭合的曲线 只要穿过闭合导 成应 用 体回路的磁通量 电流 用右手握住通电导线，让 发生变化，闭合 产生 伸直的拇指所指的方向 导体回路中就有 的条 与 与电流方向一致，则弯 感应电流产生 件 安 曲的四指所指的方向就 是磁感线环绕的方向 变化的磁场能 定 如果右手弯曲的四指与 够在周围空间 环形电流的方向一致， 产生电场 伸直的拇指所指的方向 波 就是环形电流轴线上磁 变化的电场能 电磁场 够在周围空间 电磁波的发现及其应 感线方向 花 产生磁场 真空中光速传播c=入f 步 公式：B=开 电 磁感应强 电磁波谱 单位特斯拉，是矢量 感 传递信息和能量应用 公式：中=BS,要求B 磁 度 与S垂直 波粒二象性 微观世界的量子化 量 磁通量 单位韦伯，标量 能量量子化，g=h加 匀强磁场：该区域中各点的磁场 能级与能级跃迁 强弱和方向都相同 1392,传移替电子技术电气化 4。电固场理论电登波 【科幸愿维] 一，见考判斯 L.x2.√玉X4√5/ 二，思雄探究 提泳：开关的位置接错 【关键能力·探究】 探究一 [情境探究] 【答案1宾龄一：导体师做切解做够线运动时，是通 过闭合回降的蓝通量发生了变化： 实验二：条形后铁渐入和前出线图时有感应电黄产 生，条形燃我好留在线图中时无感应电随产生。 奥例精析】 [典例1]【答案水1电流表指卧是否国特 (2)隔合甲和Z (3)有 (4)机碱发电机 【解析】1)实验时，通过观察电流表的指针是否国 转，来确定电路中是否产生然成电流。 (2)甲电路是闭合电路，电流表的指针发生篇转，说 明电路中产生了感应电流。丙电路是斯开的，电篱表的 溶针授有编转，说明电路中投有产生感应电德。由此可 知，产生然定电流的一个条件是地整要周合。要得出产 生家应电版的另一个条件是导体要在直场中做切割园 第线远动，这两☆实验只有一次骏导体在固场中懂切 料遮速线岳动，一次实袋导体在世场中不做切剂睡该线 运对。由此比较可以确定密这用图甲和乙， 3)在图甲中，电悠是网合的：若AB棒不动，题体 运动，利用运动和静止的相对性可以确定，AB棉也做 )料微够线运动，具备了移宣电藏产生的两个条件，所 以电醉中有电瓷产生。 4)电运感应现象中，涌耗了机械能，得到了电能， 利用电既退应现象制成了发电机， [轿对横结1]【客案】见解析 便有闲合，网北无感总电流 【解析】实物连找如图所示，(1)合上（或断开）开关 〔针对刻练2】D图甲，调形线属的货整悦置使直 时闻，(2)合上开关后，将线丽A插人线圆B中成从提 异线电议产生的咸场穿过拔图的塔通量为零，甲使增大 画B中挂出：《)合上开关，将线图A桶人线周B后， 电淹，造通量不变且保持为零，找圈中不会有感应电浏 移动清动变烈善的滑片 产生，故逢项A错误：图乙，正方形线圆由图示位置强 经直皮线转动0后的米个胃周内，酸通量不变卫架持 为罗，此过程规漏中无感定电流，能在酷场中转动的半 个同限线周中有感度电流，所以正方形线漏中无待续的 感皮电液，这项B错议：图丙，正电传，期时针敏减连 圆调坛动表啊等效电流顺封针说个，产生的适场减离， 飘究二 穿过金属线露的融遥城发生了变化，氏以线国中有感园 [情境探究] 电藏产生，远项心错议：围丁，金属杆在力F作用下向 置示：《们)图甲中，线佩在盘场中上下网动的过程 右运动过程中，局合规圈面积增大，若磁杨减周，则穿过 中，导休没有切制藏感线，穿过线艇的磁通量投有发生 矧合线周的磁通量不一定效变，国路中不一定会产生5 查化，所以无感成电藏产生， 位电瓶，故选填D正确 (2》图乙中，线在聪场中左右运动的过程中，尽管 【随常演练·达标】 导体切荆世够线，但基整个线枢都处在磁畅中，算过线 L.C闭合园路的导体佛切制藏感线时，回路中有电 的隐通量设发生变化，所以无感应电宽产生 德产生和因团合线图在茫场中运动而产生电流，属甲 (3》发生偏转，闭合军线膏线魔中世遥量发生变化 电磁感皮残象，BC正桶 「典例精析) AC根摧产生缩棱电藏的条件，可知穿过闲合线国的 [典酬门A.E中无够皮电瓶，秋C、D中有感应 题道量变亿时，线调中有速成电流，C正确。 地流。 3C导规艇在通过壁场区城的过程中，若随通量不 【解斯】在直养线电流附斯中的玉个残图，原来磁通 变，则无感应电德，所以异线服在通过燕场区城的过 量都走◆直旅面向里的，对直线电流来议，鼻电流鹅选， 程中无慕位电流的时铜为二士，C正的。 附诗机总砖 A句右平动，穿过找阁的融魂量没有变化，盐线周 本AD成用到电磁客应现单的有发电机，变压各、电 中漫有感应电流 通的。 且向下年动。家过战避的赠通量减少，必产生感应 5.【答案】见解期 电流 【解析】水1)备国盘烧过面心的竖点袖句途种动，无论 烧轴修动，穿试线周的磁通量变化（开蜡时浅 林列什公位里，到盘中的陆通量不发气变化，不塘产 少)，必产生感总电流 生感应电流： 山离纸面越选，战周中磁通量越少，战图中有感良 (2》事周盘以装一水平直径为畅匀进转精时，穿过国 电流 直竹磁感气备量不断变轮，中司数中竹陆通量发生复 E向上平动，牙过气图的础遥量增加，但由于线周 化，盘中济产生感庭电流 4电磁波的发现及其应用 【必备知识·被理】 [知识枕理 1强变化植定望变化粒定 工.变化度化 1.度化传播 A孩见光露 4.1f 3.a0×10 6无线电皱7射线 三， 1.光缓无线多 工太用光 [科华男推】 一，思考判后 11/麦×4×5× 二，思推探究 慢示：通过电磁被来传通 【关罐能力·探究】 探究一 [情境探究团 提示：不使，均匀变化的电场值在圆圆草间产生恒 定的遮场，面恒是定的壁场不再产生电场。 [典例精析】 [典例1文叔据麦克撕市理论，均匀变化的蓝场 在隔围学可产生的电屬是稳提的，故A猜：司理并不 是任何电场都会在周围空间产生魅场，数县结：电箭和 音场并不总是相瓦联系看的，解如，静止电而喝骤只有 的电场，静止酷体周围只有拉定的魔畅：具有变化的电 畅和变化约蓝场才能形成一个不可分离的烧一体，即电 场，放D桶，C正确 [针对训练1]C较室中亮着的目光灯，工作时订 点计时器用的振荡电流。在儿煤膜产生振德磁桥和电 场，迹项A,B正确：定的电易不公产生质写，这项C 糙误：电磁波是横设，电场方向、随场方向和传播方向相 元绣直，达勇D正确。 探究二 [情境探究】 提示：电规机？仅是接收常，它极收来自电阀台的 无线电信号：雷达自身发射信号，西其障得物反射问来， 通过接收反射波来确定物体的位置，因此雷达既是发射 端又是核收端，手机接收来自蒸站的信号：同时它又向 基站发射信号，它展是接收端在是发射端 [典例精析] [典例)①电威泼是在空间传辑着的风期性 变化的电适场，雷达一：采用的显无线电被中被长较园 的微被，这是因为泼长塘短的被反耐牡陶遮强，利用演 的多普勒效度还可以测定日标的密度。目前雪达发射 的电融被顿率多在20M们东】080MT的范围内 其对应的在直空中的技长为15m至03m,选项A C、D正跪。放选AD. 〔针对利等2]卧声被，电赋被都能传递能量和情 皇，A项精佩：在手机通话过程中，既莎及电魔技又涉及 声设，8项正端：可见光属于电邑放，“B”中的超声发 是声被，被速不同，C项情风：红外线淀长较X射线泼 长长，D项误。故透 【随堂演兹·达标】 1.A电壁杨是受化的电写和变化的壁场形成的不可 分割的统一扬，面不是静电场和静藏新簧单的复合 所以速项A错， 2.CA图中的上因琳场是稳定的，由麦克撕市的电 面场理论可印得围整可不全产生电场，A图中的下图 是份的。B图中的上周是均匀变化的电场，皮该产 生恒定的随场，下因的磁场是恒定的，所以B图正 峰，C图中的上图品模高的是场，它衡产生闻颗率的 银铸电场，且相位相差：，C图是正绳的。D图的上 围是量离的电场，在其周国室间产生据高的磁场，粗 5做观世界实物 是下图中的图像与上图相比较，图位相差，板不正 二， 稀。所以只有B,C两因正确 【量子化不连候不壶级量子化 3.ACD人眼看列物体，说界人眼路受到了可见光的 2.高吸牧释盛衡黄差 能量：红外线度长较长是其本身的等性：收膏机由够 [料学愿地】 探测空中的无线电该，是因为收音机天辑中感应出 一，见考判斯 了电流，有电流就有能量：了财线的贯穿能力溪，说明 1.√2×3k× ?材线其有复高的假量 二，思维择究 4.B5G应用3330M电一5000MHx颗段的无线电 提示：】.大量事实说用，光是一种技，同时也基一种 技传送信号，4G应月1850MH一2635M出期段的 收子，光具有被粒二象性 无线电读传送信号，周G信号的颜*比4G信号的 2.壁廉了堂递世界“雀量连续变化”的传统理念，据 示了微现粒子的靠量是分立的。 高，由A一广可如5G电被比G电被在直空中的放 【关错能力·探究】 长更红：A结视，B正确：根据麦克斯节电磁场理它， 探一 可知任何电磁演在真空中的传播速皮均为光速，C,D 【惜境深究】 绿误。故建B 提界： 5【答案】见解析 爱因斯组 【照标】1山当感应线国使特与它制连的两个金鼻球网 围更新 麦龙斯市 光的被粒 机是 CRm 产生电大花时，空间血现了远途宴纪竹电陆场，这种 4690 164 199 162 地磁场以电附废的形式在空间传婆，在电陆发到适琴 77年 线杯时，它在平线据中漂发出感盛电动零，使得等我 微校说 环的空障美色产生T火花 [典例精析】 (2)电地瓷不需要介减T在真堂中转格，电难减是骨 [典例门D光概具有设动性，又具有粒子性，但它 有能量竹，电磁道在个质中传福时把邮分配量传遥格 又不司干发限现念中的机城被和较子。皱动性和粒子 了介魔，在真堂中传培时，设有转根楚量岭我体，所以 性是光在不同情况下的不同表我，是同一客体的丙个不 不食湖托 同衡面，不同黑性，我们无法用其中的一种去说界光的 5,微观世界的量子化 一切行为，只能认为光具有设较二象性。具有这项D 【必备知识·梳理】 E确 [知解植理 [针对潮练]D光度有被动性又有粮子性，不饱 议有的光是技，有约光是散子，数A情调：光浅与机候 1放角粒子 被不是同一种效，故B睛误，光的放动性是光本身的 1干净指射 仰属性，不是光子列的粉互作用衡形成的，放C错翼 王光电效应 光是一种波，同和时位是一种粒子，光子说井未吾定电型 4加 说，在光子信量一中，仍表示技的特性：放D正葡。 探究日 [情境探究 播示：根摆经具现论，随着石断向外辐射能量，电子 的能量减少，电子烧原子核运行的轨道半径连域地减 小，于是电了济沿着氟管线的转道落入原子转，就像 稳球这动的人最地球卫晨受到阻力作用不断指失衡量 后，要落到地面上的一样。 [典例【答案11013.6eV(2)一27.2eV 【解析】(1》设处于基态的重原于横两国的电子地成 为的，则仁四 所以电子动能Eu一豆m一 9×10×1.6×10P)y 2X0对X0=X.6x10meV 1交6V. (2)为E,=Ea+E 所xE:-E,-Ea=-136eV-13.6eV= 27.2eV. [针对辑练2]D搜照经奥物理修的现点，电子 绕核运对有加速度，一定会向外幅射电赋液，很短时可 内电子的能量就会清失。与雾现事实相矛看，由能级和 量子理论可知话项入，C错风，日王瑞：原子内电子轨 道是不连续的，D正端， 【随堂演炼·达标】 1C青朗克能量子假说认为，能量存在某一个最小 值，带电微粒精射成板收的能量只能是这个最小能量 值的整数倍，故A错误，B正确：能量子与电度波的 爽审我正比，故C正确：能量子报说反酰的是微现世 界的特任，不同于客观世界，并不是与现实世界相手 盾，故D精误， 工D在徵微观粒子领被中，微观粮子的使量是不连接 度化的，只能取某些分文的值，故A,C错误，B,D 正确 支出处干誉发态的氢氟子向基态跃过时，幅对光子，