13.5 能量量子化 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

请注意。看被炉火烧。红的铁钉。熄灭火焰。注意看铁钉颜色的变化。 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第五节 能量量子化 高中物理 必修3 22 九月 2025 黑体、黑体辐射 能量子假说、光子说 玻尔原子模型 第五节 能量量子化 一、热辐射、黑体 19世纪末： 牛顿定律：在械运动、分子物理等领域取得巨大成功； 并成功地解释温度、压强、气体的内能； 麦克斯韦：建立了电磁学理论体系； 能量守恒定律：找到了力、电、光、声等都遵循的普遍规律； 许多物理学家： 都沉醉于这些成绩和胜利之中，认为物理学已经发展到尽头了； 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：“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”； 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，……” 黑体辐射实验： 黑体辐射研究的实验结果、经验公式不统一； 对黑体辐射的研究直接推动： 普朗克量子力学的诞生→相对论问世； 探究1：在火炉旁边有什么感觉？为什么会有这种感觉？ 热辐射现象： 固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波 长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子 受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射； 如： 人体热辐射；不同温度光源辐射不同颜色光； 无论是高温还是低温物体，都有热辐射： 物体辐射的能量及波长的分布都跟温度有关； 如： 铁块随着温度降低： 黄白→橘红→赤红 →暗红→不发光； 热辐射特点： 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； 13-5-0加热铁钉 探究2：在建楼房只有一面开窗，还没安装窗子。从远处看窗内，看到什么样情景？为什么？ 黑窟窿，因没有反射光线进入人眼； 绝对黑体（黑体）： 在任何温度下、对任何波长的电磁波都完吸收，而不反射、透射的物体； 理想化模型； 相同温度下黑体辐射规律相同； 黑体辐射电磁波强度按波长的分布只与温度有关； 黑体辐射公式与实验比较 经典物理学困难—经验公式不能解释实验曲线： 不同温度下黑体辐射强度按波长分布情况实验曲线： 绝对黑体的温度升高→ 各种波长的辐射强度都增加→ 辐射强度峰值向短波方向移动； 维恩的半经验公式： 短波符合、长波不符合； 瑞利—金斯公式： 长波符合、短波荒唐→紫外灾难； 第五节 能量量子化 二、能量子假说、光子说 普朗克能量子假说： 1、辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍： ε叫能量子，简称量子； E=nε n=1，2，…； n为量子数，它只取正整数→能量量子化； 2、谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量对应频率为γ的能量子，最小能量为： ε=hγ h=6.62610-34J•s →普朗克常量 普朗克能量子假说： 意义： 普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点；提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点； 这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础； 经典能量（连续） 量子能量（不连续，能量子整数倍） 爱因斯坦光子说： 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出 ： 光子说： 光由一个个不可分割的能量子ε组成，称为光子； 频率为γ的光子的能量ε=hγ； 第五节 能量量子化 三、玻尔氢原子模型 ①玻尔原子模型： ②光子的发射和吸收： ③发射吸收光子的能量： 原子在始、末两个能级Em和En（ Em>En ）间跃迁时发射光子的频率可以由下式决定： ④氢原子的能级跃迁特征谱线： 第五节 能量量子化 课时练习 练1：（多选）以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是（　 ） A、物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B、当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高 C、当铁块的温度较高时会呈现赤红色， 说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强 D、早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色， 说明中午时分太阳温度最高 BC 练2：如图所示为黑体辐射的规律，由此图象得到下列结论正确的是（　　） A、随着温度的降低，各种波长的辐射强度都增大 B、随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较 短的方向移动 C、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 D、黑体热辐射的强度与波长无关 C 练3：（多选）对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是（ 　　） A、微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波 B、微波和声波一样都只能在介质中传播 C、黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D、普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 ACD 练4：2022年5月5日，我国成功利用“墨子号”量子科学实验卫星，实现了地球上1200公里间的量子态远程传输，这次实验的成功，意味着我国在量子通信网络建设领域向前迈出了重要的一步。下列关于量子化的说法正确的是（     ） A、爱因斯坦首先提出了“能量子”的概念 B、物体的长度是量子化的 C、对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的 D、能量子与电磁波的频率成反比 C 练5：由中国健康发展研究中心发布《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加。课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”。现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长λ=660nm。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光在真空中传播速度C=3.0×108m/s，则该激光中每个光子的能量为（　　） A、3.0×10-19J B、1.6×10-19J C、1.0×10-19J D、1.0×10-18J A 绝对黑体（黑体）： 在任何温度下、对任何波长的电磁波 都完全吸收，而不反射与透射的物体； 普朗克能量子假说： ε=hγ；h=6.62610-34J•s ； 爱因斯坦光子说： 光是由一个个不可分割的光子ε组 成，频率为γ的光的能量子为h γ ； 玻尔原子模型： 结束页 B1 谢谢观赏！ Lavf58.29.100 $