6.1 量子论初步（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

该高中物理课件聚焦“量子论初步”，涵盖热辐射、黑体辐射、能量子等核心知识点，通过“知识辨析”问题导入，从现象（热辐射）到规律（黑体辐射实验规律）再到理论突破（普朗克量子假说），构建连贯的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，如通过“一语破的”明晰能量子本质，典例中构建太阳辐射球体模型进行科学推理，培养学生能量量子化观念。教学方法含问题辨析、公式推导与实例计算，助力学生深化理解，教师可高效开展概念教学与能力培养。

1.热辐射 　　一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量,而且辐射强度随波长如何分布与物体的 温度相关,物理学上把这种辐射称为热辐射。 2.黑体 　　如果某物体能够全部吸收外来的电磁波而不发生反射,这种物体就称为绝对黑体, 简称黑体。 必备知识 清单破 1 量子论初步 知识点1 热辐射　黑体辐射 第六章 波粒二象性 高中同步 3.黑体辐射 (1)定义:加热腔体,黑体表面就向外辐射电磁波,这就是黑体辐射。 (2)黑体辐射特点:黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的温度有关。 4.黑体辐射的实验规律 (1)在一定温度下,黑体辐射的各种波长的电磁波强度是一定的, 且各种波长的电磁波强度不同,黑体辐射能谱密度随波长的 分布有一个极大值。 (2)随着温度的升高:①各种波长的辐射能谱密度都增加; ②辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动,如图所示。 第六章 波粒二象性 高中同步 5.黑体辐射公式 (1)维恩公式解释:德国物理学家维恩在1896年提出了辐射强度按波长分布的理论公式,它的 短波部分与实验相符,而长波部分与实验偏离很大。 (2)瑞利公式解释:英国物理学家瑞利在1900年提出了辐射强度按波长分布的理论公式,它的 长波部分与实验曲线基本一致,而短波部分与实验严重不符,尤其是在高频范围内辐射的电 磁波能量随频率的增大趋于无穷大,与客观事实不符。 (3)普朗克量子假说:1900年10月,德国物理学家普朗克提出了能量子假说,由该假说得到的公 式与实验事实相符。 第六章 波粒二象性 高中同步 量子论的诞生 1.能量子 　　普朗克把腔壁看作是由各种频率振动的带电谐振子组成的,黑体的辐射就是这些谐振子 向外辐射的各种电磁波。谐振子具有的能量是不连续的,只能取一些分立的值,即En=nhν(n= 1,2,3,…),也就是说能量E只能取hν的整数倍,最小的一份能量为ε=hν,称为能量子。 2.表达式 ε=hν。其中ν是谐振动的频率,h是一个常量,称为普朗克常量。为了计算的简便,通常取h=6.63× 1  J·s。 知识点2 第六章 波粒二象性 高中同步 知识辨析 1.热辐射在高温下才能发生吗? 2.将黑体温度升高,黑体辐射电磁波的强度都将变大吗? 3.能量子ε是一个常量吗? 4.一般物体的热辐射与黑体辐射有什么区别? 第六章 波粒二象性 高中同步 一语破的 1.任何温度的物体都发出一定的热辐射,只是辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有 所不同。 2.是的。温度升高,黑体辐射不同波长的电磁波的强度都有所增加。 3.不是。能量子ε=hν,与微粒吸收或辐射电磁波的频率成正比。 4.一般物体辐射电磁波的强度除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关,而黑体辐射 能量按波长分布的情况只与黑体的温度有关。 第六章 波粒二象性 高中同步 　  　　根据普朗克理论,在微观世界里,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。电磁辐射的能量子能量ε=hν,其中h是普朗克常量,ν是电磁波的频率。关于能量子, 常见的问题有: (1)求解不同波长的光的能量子的能量大小:电磁辐射的能量子能量ε=hν,而能量子的振动频 率与波长有c=λν的关系,因而有ε=hν= 。 (2)已知能量子的能量大小求对应波长:在玻尔的原子结构理论中,氢原子由高能级向低能级 跃迁时,会辐射光子(能量子),辐射光子的能量ε=Em-En=hν,对应的波长λ= = 。 (3)应用E=nε=nhν=n 计算光子数。 关键能力 定点破 定点　能量子问题的分析 第六章 波粒二象性 高中同步 典例　太阳光垂直射到地面上时,地面S=1 m2的面积上接收的太阳光的功率为1.4 kW【1】,其 中可见光部分约占45%。假如认为可见光的波长约为0.55 μm【2】,日地间距离R=1.5×1011 m。 普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,试估算: (1)地面上1 m2面积上每秒接收到的可见光光子数? (2)太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少? 第六章 波粒二象性 高中同步 信息提取　【1】地面S=1 m2的面积上接收的包括可见光在内的光子总功率P=1.4 kW,功率 与单个光子能量的关系是Pt=n·ε,其中n为单位时间接收的光子数目,ε为单个光子能量。 【2】已知波长λ和波速c,由波速公式c=λν可得频率ν= 。 思路点拨    构建太阳辐射的球体模型,即以太阳为球心,日、地距离为半径的球面模型【3】,然 后结合功率与单个光子能量的关系P=n·ε、能量子公式ε=hν、波速公式c=λν综合求解。 第六章 波粒二象性 高中同步 解析    (1)设地面上S=1 m2面积上每秒钟接收到的可见光光子数为n,则有Pt×45%=n·h  n= = (个)=1.75×1021(个)(由【1】【2】得到) (2)设想一个以太阳为球心、以日地间距离为半径的大球面包围着太阳,大球面接收的光子 数即等于太阳辐射的全部光子数,则太阳每秒辐射出的可见光光子数为N=n·4πR2=1.75×1021× 4×3.14×(1.5×1011)2(个)≈4.9×1044(个)(由【1】【3】得到) 答案    (1)1.75×1021个    (2)4.9×1044个 第六章 波粒二象性 高中同步 $