【課件】能量量子化 2023-2024學(xué)年高二物理人教版2019必修第三冊(cè)

人教版

必修三第五節(jié)能量量子化

第十三章

電磁感應(yīng)與電磁波初步

在火爐旁邊有什么感覺？把鐵塊投進(jìn)火爐中，剛開始鐵塊只是發(fā)熱，并不發(fā)光。隨著溫度的升高，鐵塊會(huì)慢慢變紅，開始發(fā)光。鐵塊依次呈現(xiàn)暗紅、赤紅、橘紅等顏色，直至成為黃白色。為什么會(huì)有這樣的變化呢？問題引入一、熱輻射1.我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫作熱輻射。2.輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。3.除了熱輻射外，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來的電磁波。4.常溫下我們看到的不發(fā)光物體的顏色就是反射光所致。一、熱輻射5.黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就叫作黑體。①黑體雖然不反射電磁波，但是卻可以向外輻射電磁波。②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與它的溫度有關(guān)。用經(jīng)典的電磁理論解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律時(shí)遇到了嚴(yán)重的困難。黑體模型紫外災(zāi)難二、能量子1900年底，普朗克作出了這樣的大膽假設(shè)：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍。例如，可能是ε或2ε、3ε……這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小為

式中，ν是電磁波的頻率，h是一個(gè)常量，后人稱之為普朗克常量，其值為

借助于能量子的假說，普朗克得出了黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好。二、能量子1.一個(gè)宏觀的單擺，小球在擺動(dòng)的過程中，受到摩擦阻力的作用，能量不斷減小，能量的變化是連續(xù)的。2.普朗克的假設(shè)則認(rèn)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。二、能量子年輕的愛因斯坦認(rèn)識(shí)到了普朗克能量子假設(shè)的意義，他把能量子假設(shè)進(jìn)行了推廣

光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，h為普朗克常量。

這些能量子后來被叫作光子氦原子光譜三、能級(jí)1.微觀世界中能量取分立值的觀念也適用于原子系統(tǒng)，原子的能量是量子化的。這些量子化的能量值叫作能級(jí)。2.原子處于能量最低的狀態(tài)，這是最穩(wěn)定的。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)能級(jí)之差。因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。四、課堂練習(xí)1.黑體就是絕對(duì)不發(fā)光的物體，看上去一定是黑色的，這句話對(duì)嗎？【答案】不對(duì)【詳解】黑體可以完全吸收入射的電磁波而不發(fā)生反射，同時(shí)自身可以有較強(qiáng)的輻射，即黑體同時(shí)輻射和吸收電磁波．黑體達(dá)到高溫時(shí)所輻射的電磁波中強(qiáng)度較大的是可見光和紫外線，此時(shí)黑體是明亮的．黑體可以是發(fā)光的物體，本身可以有較強(qiáng)的輻射，看上去并不一定是黑色的，也可能看上去很明亮，例如煉鋼爐上的小孔。四、課堂練習(xí)2．光子的發(fā)射和吸收過程是（）A．原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末兩個(gè)能級(jí)的能量差B．原子不能從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷C．原子吸收光子后從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，放出光子后從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)D．原子無論是吸收光子還是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量可大于始、末兩個(gè)能級(jí)的能量差值C四、課堂練習(xí)3．對(duì)應(yīng)于7.4×10-19J的能量子，其電磁輻射的頻率和波長各是多少？（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中的光速c=3.00×108m/s）五、課堂小結(jié)1、熱輻射：與物體的溫度有關(guān)輻射，所以叫作熱輻射2、能量子：不可再分的最小能量值