新教材2024版高中物理第6章電磁現(xiàn)象與電磁波第5節(jié)量子化現(xiàn)象課件粵教版必修第三冊

第六章電磁現(xiàn)象與電磁波第五節(jié)量子化現(xiàn)象學習目標學法指導1．知道熱輻射，了解黑體輻射，感悟以實驗為基礎(chǔ)的科學研究方法2．了解能量子的概念及提出的科學過程，領(lǐng)會這一科學突破過程中科學家的思想3．了解能級、能級躍遷、能量量子化、原子發(fā)射光譜等概念，初步認識量子力學的建立在科技中的重要作用1．通過閱讀教材或查閱資料，了解黑體輻射，

感悟?qū)嶒炘谖锢韺W中的重要作用2．利用多種資源，了解普朗克能量子假設(shè)，知道光的能量是不連續(xù)的，初步了解微觀世界的量子化特征，初步認識量子力學，能很好地描述微觀粒子的運動規(guī)律知識導圖

課前?自主預(yù)習光與電磁波的物理本質(zhì)是一致的，光是一種電磁波，它通過電場和磁場的相互激發(fā)可以在真空中傳播．物理學家________用實驗證實了電磁波的存在，并且證明了電磁波和光一樣具有反射、________、干涉等性質(zhì)．赫茲光是一種電磁波折射1．定義：普朗克認為，振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的______倍．例如，可能是ε、2ε、3ε……這個不可再分的最小能量值ε叫做________．2．能量子大?。害牛絟ν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為_______________(一般取h＝6.63×10－34J·s)．3．能量的量子化：__________的假設(shè)認為，微觀粒子的能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是不連續(xù)(分立)的．整數(shù)能量子假說與光子假說能量子普朗克

常量普朗克4．光電效應(yīng)：光照射在金屬表面時，有時會從金屬表面逸出電子，這種現(xiàn)象叫光電效應(yīng)．逸出的電子叫__________．5．光的頻率越高，照射陰極逸出的光電子動能越______；低于某一頻率的光，無論光強多大，都__________產(chǎn)生光電子．6．光子：光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，一份就是一個光子．光子的能量與它的__________成正比，即ε＝_______．7．光具有粒子性的同時，也具有波動性，這種性質(zhì)叫光的____________．光的波動性不同于機械波，也不同于經(jīng)典意義上的電磁波，而是一種__________．光電子大不能頻率hν

波粒二象性概率波普朗克是在什么情況下大膽提出能量量子化假說的？【答案】黑體輻射的實驗規(guī)律在用當時已有的電磁場理論無法解釋的情況下，普朗克大膽提出了能量量子化的假說，得出了黑體輻射的強度按波長分布的公式，并與黑體輻射的實驗規(guī)律相當符合．微思考

(多選)以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的 (

)A．物體的帶電荷量 B．物體的質(zhì)量C．物體的動量 D．學生的個數(shù)【答案】AD【解析】所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的，而是一份一份的，故A、D正確．1．光既具有波動性又具有粒子性的性質(zhì)稱為光的_____________．2．概率波：概率________的地方落下的光子多，形成________；概率________的地方落下的光子少，形成________．波粒二象性光的波粒二象性大亮紋小暗紋1．玻爾原子理論的基本假設(shè)：電子軌道半徑__________，電子只能在某些__________的軌道上運動，電子在不同軌道上具有不同的________，這些量子化的能量值稱為能級，只有當電子在不同軌道之間________時，才輻射光子．2．局限性：成功地解釋了氫原子的_________和氫原子光譜的________特征，但是這一理論沒有徹底擺脫經(jīng)典物理學理論的束縛．量子化玻爾原子理論特定能量躍遷穩(wěn)定性分立1．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，這些量子化的能量值叫做________．通常情況下，原子處于能量最低的狀態(tài)，這是最穩(wěn)定的．氣體放電管中的原子受到高速運動的電子的撞擊，有可能躍遷到較高的能量狀態(tài)．這些狀態(tài)的原子是__________的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子．2．原子由高能級向低能級躍遷時放出________的能量，等于前后兩個能級________．由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是______的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．量子化能級能級不穩(wěn)定光子之差分立原子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)時，釋放出的光子的頻率可以是任意值嗎？【答案】不可以，因各定態(tài)軌道的能量是固定的，由hν＝Em－En可知，躍遷時釋放出的光子的頻率，也是一系列固定值．微思考課堂?重難探究1．普朗克的量子化假設(shè)．(1)能量子．振動著的帶電微粒的能量只能是最小能量值ε的整數(shù)倍．例如，可能是ε，2ε，3ε……當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收，這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子和光子(2)公式ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量，h≈6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．(3)能量量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫能量量子化．2．在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運動時我們可以認為：物體的運動是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮量子化．例1

(2023年中山一中月考)人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺．普朗克常量為6.63×10-34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是 (

)A．2.3×10-18W B．3.8×10-19WC．7.0×10-10W D．1.2×10-18W【答案】A變式1某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為 (

)【答案】A1．能級：微觀世界的能量取分立值的觀念也適用于原子系統(tǒng)，原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫做能級．2．原子處于能量最低的狀態(tài)是最穩(wěn)定的．3．原子獲得能量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，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷．能級、能級躍遷4．原子從高能級向低能級躍遷放出的光子的能量等于前后兩個能級之差，原子從低能級躍遷到高能級吸收光子的能量也等于前后兩個能級之差．5．由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．例2一個氫原子從高能級躍遷到低能級，該氫原子 (

)A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少【答案】B【解析】氫原子能級越高對應(yīng)的能量越大，當氫原子從較高能級向較低能級躍遷時放出光子，能量減少，B正確，A、C、D錯誤．變式2關(guān)于玻爾理論，以下說法錯誤的是 (

)A．氫原子核外的電子軌道半徑是量子化的，不是連續(xù)的，電子只能在特定軌道上運動B．氫原子核外電子在特定軌道上運動時，不輻射電磁波，不輻射能量C．只有當核外電子在不同軌道間躍遷時，氫原子才輻射光子D．氫原子的光譜線和太陽光譜一樣，都是連續(xù)的譜線【答案】D【解析】根據(jù)玻爾的氫原子理論，A、B、C正確；由于氫原子軌道量子化，因此躍遷輻射的光子也是量子化的，所以氫原子光譜是一些分立的線狀譜，而不是連續(xù)譜，D錯誤．核心素養(yǎng)應(yīng)用光通信的發(fā)展光通信技術(shù)是構(gòu)建光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，高速光傳輸設(shè)備、長距離光傳輸設(shè)備和智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、升級以及推廣應(yīng)用，都取決于光通信器件技術(shù)進步和產(chǎn)品更新?lián)Q代的支持．因此，通信技術(shù)的更新與升級將促使光通信器件不斷發(fā)展進步．我國通信市場的蓬勃發(fā)展以及我國通信設(shè)備成功的向海外市場拓展，正帶動本土光器件產(chǎn)業(yè)提速發(fā)展，我國通信光電器件產(chǎn)業(yè)在全球市場的重要地位也日益顯現(xiàn)．而下一代光通信系統(tǒng)的演進在很大程度上取決于通信光電子器件技術(shù)的進步，在這個市場與技術(shù)的轉(zhuǎn)折點上，我國光通信技術(shù)正面臨著重要的發(fā)展機遇．例3近年來，無線光通信技術(shù)(不需光纖，利用紅外線在空間的定向傳播來傳遞信息的通信手段)在局域網(wǎng)、移動通信等多方面顯示出巨大的應(yīng)用前景．關(guān)于紅外線和光通信，以下說法中正確的是 (

)①光通信就是將文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息轉(zhuǎn)換成光信號從一地傳向另一地的過程②光纖通信中的光信號在光纖中傳輸，無線光通信的光信號在空氣中傳輸③紅外線的頻率比可見光的頻率高④紅外光子的能量比可見光子的能量大A．①② B．③④

C．①③ D．②④【答案】A【解析】無線光通信技術(shù)是光信號在空氣中直接傳輸，光纖通信中的光信號是在光纖中傳輸．不論哪種方式，傳輸?shù)亩际俏淖?、?shù)據(jù)和圖像等信息．由電磁波譜可知紅外線的頻率比可見光的頻率低，由愛因斯坦的光子論可知ε＝hν，紅外光子的能量比可見光的光子能量小，故①②正確．小練?隨堂鞏固1．(2023年江門二中段考)對于黑體與黑體輻射，下列說法錯誤的是

(

)A．一般物體輻射電磁波的情況與溫度無關(guān)，只與材料的種類及表面情況有關(guān)B．黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射C．帶電微粒輻射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍D．任何溫度都能發(fā)生熱輻射，溫度低時輻射弱【答案】A【解析】一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面情況有關(guān)，但黑體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)，A錯誤；黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，B正確；根據(jù)量子化的理論，帶電微粒輻射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，C正確；熱輻射不一定需要高溫，任何溫度都能發(fā)生熱輻射，只是溫度低時輻射弱，溫度高時輻射強，D正確．2．黨的二十大報告中提到，我們加快推進科技自立自強，一些關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)突破，衛(wèi)星導航、量子信息等取得重大成果；建成世界最大的高速鐵路網(wǎng)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得重大成就．高鐵將擁有基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、5G通信技術(shù)的空天地一體化的“超級大腦”．與4G相比，5G具有“更高網(wǎng)速、低延時、低功率海量連接、通信使用的電磁波頻率更高”等特點．與4G相比，5G使用的電磁波