能量的量子化導(dǎo)學(xué)案高二上學(xué)期物理人教版

13.5能量量子化【學(xué)習(xí)目標(biāo)】(1)知道熱輻射、了解黑體輻射。(2)知道能量是量子化的，知道能量子的概念。(3)知道能級(jí)、能級(jí)躍遷、原子發(fā)射光譜等概念?！绢A(yù)習(xí)導(dǎo)航】預(yù)習(xí)一熱輻射1．熱輻射(1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射。這種輻射與物體的有關(guān)，所以叫作熱輻射。(2)特點(diǎn)：當(dāng)溫度升高時(shí)，熱輻射中波長(zhǎng)的成分越來(lái)越強(qiáng)。2．黑體(1)定義：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就叫作黑體。(2)特點(diǎn)：①黑體不反射電磁波，但可以電磁波。②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的有關(guān)。預(yù)習(xí)二能量子1．普朗克的假設(shè)：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的。2．能量子：這個(gè)不可再分的能量值ε叫作能量子。3．能量子公式：ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為常量。h＝J·s。4．光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的組成的，頻率為ν的光的能量子為，這些能量子被叫作光子。知識(shí)點(diǎn)三能級(jí)1．定義：微觀世界中能量取分立值的觀念也適用于原子系統(tǒng)，原子的能量是的，這些的能量值叫作能級(jí)。2．特點(diǎn)(1)原子處于能量最低的狀態(tài)，是最的。(2)原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能躍遷到較高的能量狀態(tài)。這些狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子。(3)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出的光子的能量，等于前后兩個(gè)。知識(shí)點(diǎn)四.原子光譜原子光譜:由于原子的能級(jí)是分立的,所以放出的光子的能量也是分立的,因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。注意：(1)能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體。 (√)(2)溫度越高,黑體輻射電磁波的強(qiáng)度越大。 (√)(3)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。 (√)(4)能量子的能量不是任意的,其大小與電磁波的頻率成正比。 (√)(5)光滑水平桌面上勻速運(yùn)動(dòng)的小球的動(dòng)能也是量子化的。 (×)(6)熱輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與物體的溫度有關(guān)?！菊n堂探究】探究一熱輻射1.在任何溫度下,任何物體都會(huì)發(fā)射電磁波,并且其輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度而有所不同。當(dāng)物體溫度較低時(shí)(如室溫),熱輻射的主要成分是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波(在紅外線區(qū)域),不能引起人的視覺(jué);當(dāng)溫度升高時(shí),熱輻射中較短波長(zhǎng)的成分輻射強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng),可見(jiàn)光所占比例增大,如燃燒的炭會(huì)發(fā)出醒目的紅光。2.在一定溫度下,不同物體所輻射的光譜成分有顯著的不同。例如,將鋼加熱到約800℃時(shí),就可觀察到明亮的紅色光,但在同一溫度下,熔化的水晶卻不輻射可見(jiàn)光。3.熱輻射不需要高溫,任何溫度下物體都會(huì)發(fā)出一定的熱輻射,只是溫度低時(shí)輻射弱,溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。探究二能量子和能級(jí)1.能量子的理解:(1)物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候,只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過(guò)渡到另一狀態(tài),而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)。(2)在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)我們可以認(rèn)為:物體的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的,能量變化是連續(xù)的,不必考慮量子化;在研究微觀粒子時(shí)必須考慮能量量子化。2.普朗克能量量子化假說(shuō)的意義:(1)如圖所示,假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符”,圖中小圓點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)值,曲線是根據(jù)普朗克公式作出的。(2)普朗克的能量子假說(shuō),使人類對(duì)微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識(shí),對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量h是自然界最基本的常量之一,它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征,架起了電磁波的波動(dòng)性與粒子性的橋梁。3.能量量子化:(1)電子在可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),雖然是變速運(yùn)動(dòng),但它并不釋放能量,原子是穩(wěn)定的,這樣的狀態(tài)也稱之為定態(tài)。(2)由于原子的可能狀態(tài)(定態(tài))是不連續(xù)的,具有的能量也是不連續(xù)的,這樣的能量值,稱為能級(jí),量子數(shù)n越大,表示能級(jí)越高。(3)原子的能量包括:原子的原子核與電子所具有的電勢(shì)能和電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。4.躍遷:原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為E1)時(shí),它輻射(或吸收)一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定?！纠}】某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW,在空氣中波長(zhǎng)為187.5m的電磁波,試求:該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)電磁波能量子。[變式練習(xí)]判斷下列結(jié)論的正確與錯(cuò)誤(1)溫度越高，物體輻射的電磁波越強(qiáng)。 ()(2)輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況只與物體的溫度有關(guān)，與材料種類及表面狀況無(wú)關(guān)。 ()(3)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。 ()(4)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。 ()(5)能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比。 ()(6)電子吸收某種頻率條件的光子時(shí)會(huì)從較低的能量狀態(tài)躍遷到較高的能量狀態(tài)。 ()(7)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)輻射任意頻率的光子。 ()(8)原子吸收光子后從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)會(huì)放出光子。 ()【課堂達(dá)標(biāo)】1.能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是 ()A.能量的連續(xù)經(jīng)典理論B.普朗克提出的能量量子化理論C.以上兩種理論體系任何一種都能解釋D.牛頓提出的能量微粒說(shuō)2.下列關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律敘述正確的是()A.隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加B.隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)C.黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)D.黑體輻射無(wú)任何規(guī)律3.對(duì)于帶電微粒的輻射或吸收能量時(shí)的特點(diǎn),以下說(shuō)法不正確的是()A.以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C.吸收的能量可以是連續(xù)的D.輻射和吸收的能量是量子化的4.40W的白熾燈,有5%的能量轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光。設(shè)所發(fā)射的可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)為580nm,那么該白熾燈每秒鐘輻射的光子數(shù)為多少?(普朗克常量h=6.63×1034J·s,光速c=3×108m/s)5.二氧化碳能強(qiáng)烈