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

能量量子化 必修第三册 高中物理（人教版） 1 1、了解黑体辐射研究的过程及规律 2、了解能量量子化概念的提出和理论的发展 学习目标 2 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言: “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……” 但是，就在上面提到的文章中他还讲到： “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。” --开尔文-- 情景导入 3 物理学发展到了一个更为辽阔的领域。 量子论 相对论 1900年底 1905年 黑体辐射 迈克尔逊实验 这两朵乌云是指什么呢？ 4 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。 当温度升高时波长较短的成分越来越强 学习任务一：热辐射 5 在研究物体热辐射中，应如何避免反射电磁波的影响？ 除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波 黑体和黑体辐射 6 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。 黑体是理想化模型 在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个带小孔的空腔就可以看成一个黑体。 黑体和黑体辐射 7 黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。 研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。 一般物体的辐射 黑体辐射 与温度、材料及表面状况有关 只与温度有关 黑体和黑体辐射 8 0 1 2 3 4 5 6 1700K 1500K 1300K 1100K 辐射强度 λ/μm 实验结论: 1. 温度越高，辐射强度越大 2. 温度越高，辐射强度的最大值向波长变短的方向移动 黑体和黑体辐射 9 例1： 关于对热辐射的认识，下列说法正确的是(　　) A. 热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波 B. 温度越高，物体辐射的电磁波越强 C. 辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关 D. 常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色 B 10 学习目标二 了解能量量子化概念的提出和理论的发展 11 维恩公式： 短波适合；长波不符合 瑞利公式： 长波适合；短波荒唐 实验 瑞利公式 维恩公式 黑体辐射理论解释 12 普朗克提出能量子假说 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 这个不可再分的最小能量值 ε 叫做能量子 ε=hν 能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：1 ε，2 ε， 3 ε， ... n ε。n为正整数 微观 宏观 连续 分立的，量子化的 h为普朗克常量，大小一般取 6.63×10-34 J·s 学习任务二：能量子 13 能量子概念的提出破除了能量连续变化的传统观念，引发了物理学的重大变革 实验 普朗克理论值 能量子 14 爱因斯坦光子学说 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子 光子的能量ε＝hν h为普朗克常量 15 当电子在不同轨道上运动时，原子系统具有的能量也只能取特定的值，原子系统的能量也是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级。 原子从低能级状态跃迁到高能级状态，吸收能量 原子从高能级状态跃迁到低能级状态，放出能量，发出光子 能级 16 例2 已知功率为100 W的灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量,光速c=3.0×108 m/s,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,假定所发出的可见光的波长都是560 nm,计算灯泡每秒内发出的可见光的光子数. [解析] 根据ε=hν和ν=得,波长为λ的光子能量为ε= 设灯泡每秒内发出的光子数为n,灯泡电功率为P,则n=，式中,k=5% 联立解得n==1.4×1019(个). 17 能量量子化 黑体辐射 能量子 黑体辐射概念 量子理论的发展 黑体辐射规律 能量子概念 小结 18 $