6.5 量子化现象 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“量子化现象”，从热辐射、黑体等基础概念出发，通过黑体辐射实验现象揭示经典理论的局限，逐步引入普朗克量子假说、光电效应及爱因斯坦光子说，搭建从宏观到微观的知识学习支架。 其亮点在于结合黑体辐射、电子衍射等实验案例，以科学探究引导学生发现问题，通过科学思维中的模型建构（如光子模型、物质波模型）和科学推理，帮助学生建立微观世界的物理观念。学生能深化对量子化本质的理解，教师可依托清晰知识脉络提升教学效率。

第六章 电磁现象与电磁波 粤教版 必修三 第五节 量子化现象 1 热辐射 我们周围一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，也称热辐射。 一切物体内都存在不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场就会向外辐射电磁波。 常温下我们看到不发光的物体颜色就是物体表面反射光所致。 一个物体除了辐射外，物体表面还会反射外来的电磁波 黑体：如果某物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这物体称为黑体。 黑体 1、黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波。 2、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。 黑体辐射：对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 黑体辐射实验：随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有增加； 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 0 1 2 3 4 1700K 1500K 1300K 1100K 辐射强度 黑体辐射 实验 瑞利线 维恩线 维恩的半经验公式： 短波符合，长波不符合。 2. 瑞利—金斯公式波符合，短波荒唐。 ——紫外灾难 为了得出同实验相符的黑体辐射公式，德国物理学家普朗克进行了多种尝试。 黑体辐射理论解释 经典的热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释 5 一、能量子假说 2．物体热辐射所发出的电磁波的能量是___________，只能是hν的整数倍，hν被称为一个____________，其中ν是辐射频率，h是一个常量，被称为__________________，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，这种物理量分立取值的现象称为____________现象． 不连续的 能量子 普朗克常量 量子化 1. 德国物理学家普朗克在对黑体辐射问题进行研究中，首次提出了一个与人类直接经验相违背的大胆假说——能量子假说。 当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的 能量子（energy quantum）理解 宏观世界中： 能量可以是任意值，可以连续变化。 例如：物体的重力势能，弹簧振子的弹性势能。 微观世界中： 微观粒子的能量只能是一个一个的特定值，不能连续变化。（能量量子） 例如：物体的带电量，电子绕原子核运动的轨道半径。 经典 量子 连续 分立 二、光电效应 光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象 光 电 子：光电效应现象中从金属表面发射出来的电子 用不同频率的光去照射阴极时，发现光的频率越高，光电子动能越大； 频率低于某一数值时，不论光的强度多大，都不能产生光电子 光本身就是一个个不可分割的能量子，后来被叫做光子，其能量为： 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出： 爱因斯坦与光子 根据这一假说，当光照射到金属表面上时，能量为h的光子被电子所吸收. 电子把这些能量中的一部分用来脱离金属表面，另一部分是电子离开金属表面时的动能． 如果光子的能量大于电子脱离金属表面所需的能量，则电子脱离金属表面产生光电子，且光的强度越大，光子的数量越多，则产生的光电子也越多。 否则，无论光的强度多大，都无法产生光电子． 表明光是一种波 表明光是一种粒子 光电效应 康普顿散射 三、光的波粒二象性：光既有粒子性，又有波动性 光的干涉 光的衍射 提出了一个大胆的假设: 实物粒子和光一样具有波粒二象性. 每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。 德布罗意假设实物粒子的波长与其动量之间的关系为：   德布罗意波假说 𝝀 是德布罗意波的波长 h 是普朗克常量 p 是相应的实物粒子的动量   这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也叫物质波. 1924年，法国物理学家德布罗意首次把波粒二象性推广到实物粒子（如电子、质子等） 12 实验验证 ——电子的衍射图样 低速电子入射于镍晶体 戴维森 汤姆孙 高能电子入射于金属薄片(铝、金、铂) 1927年戴维森和G.P.汤姆孙利用电子束穿过晶体做了电子束的衍射实验 电子衍射实验证明了德布罗意波假说， 德布罗意因此获得了1929年的诺贝尔物理学奖． 而戴维森和G.P.汤姆孙则共同获得1937年的诺贝尔物理学奖. 13 连续光谱和原子谱线的分立特征 经典理论的困难 轨道上运动的电子带有电荷 运动中要辐射电磁波，损失能量 轨道半径不断缩小 最终落在原子核上 经典物理学观点下，原子将发生“塌陷” 玻尔的电子轨道量子化假说： 轨道量子化 能量量子化 跃迁假说 四、玻尔的电子轨道量子化假说： 只有当电子在不同轨道之间跃迁时，才辐射光子． 轨道量子化 能量量子化 跃迁假说 电子轨道半径是量子化的，电子只能在某些特定的轨道上运动； 电子在不同的轨道上具有不同的能量，这些量子化的能量值称为能级； + m n - 15 $