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

本高中物理课件聚焦“能量量子化”核心内容，涵盖热辐射、黑体、能量子及能级等知识点。以“卓以立己、知难而进、砥砺前行”激励语导入，通过对比表格梳理一般物体与黑体的辐射及吸收特点，搭建从宏观热辐射到微观量子化的认知支架。 其特色在于融合对比分析与分层习题设计，通过黑体概念辨析（如“黑体非黑色”）、能级跃迁计算等实例，培养学生模型建构与科学推理能力。配套多选、例题及“牛刀小试”判断题，助力学生深化能量量子化观念，教师可高效开展概念教学与素养培养。

卓以立己 知难而进 第5节 能量量子化 第十三章 高中物理 必修三 01 热辐射和黑体 02 03 能级 目录 能量子 2 01 了解热辐射和黑体的概念 02 03 了解原子的能级结构 学习目标 初步了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量 3 一、热辐射 1.概念：一切物体都在辐射电磁波，且这种辐射与物体的 有关，所以叫热辐射. 2.特点：温度升高时，热辐射中波长较 的成分越来越强. 3.黑体：能够完全吸收入射的各种波长的 而不发生反射. 温度 短 电磁波 一、黑体辐射 1.黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况. 2.黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔. 3.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关. 一、热辐射、反射、吸收的特点 热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强.在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同.   热辐射特点 吸收、反射的特点 一般物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关 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 完全吸收各种入射电磁波，不反射 (多选)下列叙述正确的是 A.一切物体都在辐射电磁波 B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 例1 √ √ √ (多选)关于对黑体的认识，下列说法正确的是 A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及 表面状况无关 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种 类及表面状况有关 D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表 面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 例2 √ √ 二、能量子 1.概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，这个最小的能量值ε叫能量子. 2.大小：ε＝ ，其中h＝6.63×10－34 J·s. 3.爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为 ，光的能量子称为 . 整数倍 hν 光子 hν 二、能量子 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，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，ν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. 二、能量子 1.概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，这个最小的能量值ε叫能量子. 2.大小：ε＝ ，其中h＝6.63×10－34 J·s. 3.爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为 ，光的能量子称为 . 整数倍 hν 光子 hν 二、能量子 2.爱因斯坦的光子说 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个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子.频率为ν的光子的能量为ε＝hν. (多选)对于带电微粒在辐射和吸收能量时的特点， 以下说法正确的是 A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收 B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量是量子化的 例3 √ √ √ 根据普朗克能量子假说，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要一份份地进行，故选A、B、D. (多选)(2021·西安一中月考)某光源放出波长为500～600 nm的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s) A.2.0×1015 B.3.0×1015 C.2.6×1015 D.1.5×1015 例4 √ √ 三、能级 1.原子的能量是 的，量子化的能量值叫 . 2.原子从高能态向低能态跃迁时 光子，光子的能量等于前后两个能级 . 3.原子的能级是 的，放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些 的亮线. 量子化 能级 放出 之差 分立 分立 三、能级 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。 分立轨道 1 2 3 4 E4E3 E2 E1 定态 ①基态：通常情况下，原子处于能量最低的状态 ②激发态：能量较高的状态。 ①能级越低，原子越稳定. ②除受到高速运动的电子的撞击外，当吸收一定大小的光子的能量(等于跃迁前后的两能级之差)时，原子也能跃迁到高能级. 三、能级 1.能级 原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级. 原子具有确定能量的稳定状态，称为定态.能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态. 2.能级之间的跃迁 处于低能级的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，处于高能级的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子. 三、能级 3.原子的发射光谱 (1)光谱特征 如图所示是氦原子的光谱，原子的发射光谱只有一些分立的亮线. (2)光谱分立的原因 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，因为原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的. (多选)下列说法正确的是 A.原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可 以连续变化 B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子 C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个 能级之差 D.由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射 光谱只有一些分立的亮线 例5 √ √ 例6 (多选)关于原子的能级跃迁，下列说法正确的是 A.原子从低能级跃迁到高能级要放出光子，放出光子的能量等于原子在 始、末两个能级的能量差 B.原子不能从低能级向高能级跃迁 C.原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，放出光子后从较高能级跃迁 到较低能级 D.原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子，光子的能量都等于始、末 两个能级的能量差的绝对值 √ √ 例7 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率是 A.2.3×10－18 W B.3.8×10－19 W C.7.0×10－10 W D.1.2×10－18 W √ 牛刀小试 判断下列说法的正误. (1)红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线.(　　) (2)黑体一定是黑色的.(　　) (3)热辐射只能产生于高温物体.(　　) (4)当原子从能量较高的能态跃迁到能量较低的能态时，会放出任意能量的光子.(　　) × × × × 判断下列说法的正误. (1)红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线.(　　) (2)黑体一定是黑色的.(　　) (3)热辐射只能产生于高温物体.(　　) (4)当原子从能量较高的能态跃迁到能量较低的能态时，会放出任意能量的光子.(　　) × × 谢谢! 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到的最小功率P＝，式中E＝6ε，又因为ε＝hν＝h，可解得P＝＝ W≈2.3×10－18 W.故选A. $