第3章 5 微观世界的量子化（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理必修第三册（教科版）

本高中物理讲义聚焦微观世界的量子化，系统梳理光的波粒二象性（干涉衍射证波动、光电效应证粒子）、普朗克能量子假说、爱因斯坦光子说及能级概念，构建从光的性质到原子能量量子化的知识脉络，为学生提供清晰的学习支架。 资料以探究点驱动科学思维，通过“能量量子化判断”“能级跃迁分析”等例题解析深化理解，结合5G电磁波、空间站通信等实例培养物理观念。课中辅助教师引导学生建构知识，课后练习题助力学生查漏补缺，提升科学探究能力。

5．微观世界的量子化 [学业要求与核心素养] 1．了解光具有波粒二象性。 2．知道普朗克提出的能量子假说。了解爱因斯坦的光子说。 3．了解能级的概念。 一、波粒二象性 1．光的干涉和衍射现象证明光具有__波动__性。 2．麦克斯韦进一步说明光是一种__电磁__波。 3．光电效应现象证明了光具有__粒子__性。 4．光具有波粒二象性。 二、能量量子化 1．能级 原子的能量是量子化的，即一系列不连续的值，这些不连续的，__量子化__的原子的能量值叫作能级。 2．能级跃迁 原子在高能级状态下会自发地放出__光子__，转入较低能级状态，这个过程叫能级跃迁。 3．原子的发射光谱是一些分立的__亮线__。 探究点一　能量子 1．能量是一份一份的、不连续的。 2．原子的能量是量子化的，它的能量取值不是任意的，只能取分立的若干数值。 3．原子发生能级跃迁时，从较低的能级跃迁到较高的能级，吸收能量，反之，则释放出能量。 　关于能量量子化，下列说法正确的是(　　) A．能量是一份一份的、不连续的，即能量是量子化的 B．原子的能量值是连续的、可取任意值 C．原子从较高能级向较低能级跃迁时，释放出的能量可以是任意值 D．以上说法均不对 [解析]　微观世界里能量是量子化的，是一份一份的，其能量值是不连续的，是量子化的，A正确；原子的能量值是量子化的，只能是一些特定值，B错误；原子从较高能级向低能级跃迁时，释放的能量等于两能级的能量差，C错误。 [答案]　A (多选)下列说法正确的是(　　) A．爱因斯坦首先提出了光子的概念 B．光即具有波动性，又具有粒子性，即具有波粒二象性 C．原子的能量具有量子化，是不连续的 D．原子从低能级跃迁到高能级将放出能量 答案　ABC 探究点二　能级 1．原子能量是量子化的 (1)能级：量子化的原子的能量值叫作能级。 (2)能级不同，原子的能量状态不同，原子能量最低的状态叫基态，较高的能量状态叫激发态。 (3)能级跃迁 原子从一个能级(设能量为Em)跃迁到另一个能级(设能量为En)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，高能级Em低能级En。 可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象叫作电子的跃迁。 2．原子发射光谱亮线的不连续性 原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 　(多选)关于原子的能级下列说法正确的是(　　) A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于前后两个能级的能量差 B．原子不能从低能级向高能级跃迁 C．原子吸收能量后可以从低能级跃迁到高能级 D．原子放出光子，放出的光子的能量恒等于前后两个能级的能量差 [解析]　原子从基态跃迁到激发态要吸收光子，吸收的光子的能量等于前后两个能级的能量差，故A错误；原子吸收能量后可以从低能级跃迁到高能级，故B错误；原子吸收能量后可以从低能级向高能级跃迁，故C正确；原子放出光子，放出的光子的能量恒等于前后两个能级的能量差值，故D正确。 [答案]　CD 1．(2024·大连高二期中)关于物理史实下列说法错误的是(　　) A．普朗克提出了能量量子化理论 B．安培提出了分子电流假说 C．奥斯特发现了电流的磁效应 D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并且最先用实验证实了电磁波的存在 解析　普朗克提出了能量量子化理论，故A正确；安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流，提出了分子电流假说，故B正确；任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，是奥斯特发现的电流的磁效应，故C正确；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，故D错误。 答案　D 2．北斗卫星导航系统和5G通信技术形成空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波(　　) A．波长更长　　　　 B．衍射更明显 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 解析　5G使用的电磁波频率更高，根据c＝λv可知，波长更短，故A错误；5G使用的电磁波频率更高，波长更短，衍射更不明显，故B错误；5G使用的电磁波频率更高，能量子的能量更大，故C正确；5G与4G均为电磁波，传播速度相同，故D错误。 答案　C 3．我们在电视中看到航天员走出离地面高约为400 km的中国空间站，航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 B．出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s C．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论 D．以上说法都不对 解析　根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀变化的磁场或电场，其周围产生电磁波，故A错误；电磁波在真空中或空气中传播的速度v＝3.0×108 m/s，空间站到地球表面的距离s＝4×105 m，电磁波从空间站传播到地面的时间为t＝＝ s≈0.001 3 s，故B错误；麦克斯韦预言了电磁场理论，1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证明了电磁波的存在，故C正确。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $