能量量子化課件高二上學(xué)期物理人教版

能量量子化(人教版必修第三冊(cè)電磁波成分：電磁波的頻率范圍很廣。無線電波、光波（紅外線、

可見光、紫外線）、

X射線、

γ射線都是電磁波。復(fù)習(xí)回顧激發(fā)興趣燈泡關(guān)閉燈泡照射時(shí)1分鐘2分鐘3分鐘黑色紙袋里面

的溫度(℃)白色紙袋里面

的溫度(℃)分組實(shí)驗(yàn)引入新課2.為什么黑色紙袋的溫度比白色紙袋溫度高？3.黑色紙袋吸收了燈泡的全部電磁波嗎？1.為什么燈泡照射時(shí)溫度會(huì)升高？反射

吸收

輻射

分組實(shí)驗(yàn)引入新課“時(shí)間回到1900年...”科學(xué)的大廈已經(jīng)基本完成，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了追根溯源回顧1900麥克斯韋開爾文牛頓在加熱鐵塊的過程中，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？直接觀察親身體驗(yàn)常溫下我們看到的物體顏色就是人的眼睛

接受到來自于該物體

的電磁波800K

1000K

1200K1400K爐中的鐵塊，

隨著溫度升高直接觀察親身體驗(yàn)→→→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。物體在室溫時(shí)，熱輻射的主要成分是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波，不能引起人

的視覺。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱輻射中波長(zhǎng)較短的成分越來越強(qiáng)。單位時(shí)間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長(zhǎng)的總輻射能，稱為輻射強(qiáng)度。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，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。如何消除反射電磁波的影響，只研究物體輻射的電磁波與溫度的關(guān)系？直接觀察親身體驗(yàn)一座建設(shè)中的樓房還沒有安窗子，盡管室內(nèi)已經(jīng)粉刷，知果從遠(yuǎn)處觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么?為什么?我們看教室里看起來很暗，實(shí)際上里面是明亮的。

因?yàn)樗瓷涞墓膺M(jìn)

不到我們的眼睛，相當(dāng)于被教室“消化

”了。理想模型深入思考黑體：如果一個(gè)物體在任何溫度下，

能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體稱為絕對(duì)黑體。簡(jiǎn)稱黑體在空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔中會(huì)發(fā)生多次反射和吸

收，最終不能從空腔射出。這個(gè)小孔就可以看成一個(gè)絕對(duì)黑體。德國(guó)物理學(xué)家基爾霍夫首先

提出了絕對(duì)黑體的模型。黑體：理想化模型理想模型深入思考加熱空腔使其溫度升高，空腔就成了不同溫度下的黑體，從小孔向外的輻射就是黑體輻射。1.測(cè)量黑體輻射的實(shí)驗(yàn)原理圖歸納分析提出理論測(cè)量系統(tǒng)平行光管三棱鏡空腔德國(guó)物理學(xué)家維恩在1896年提出了輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的理

論公式2.經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難──解釋實(shí)驗(yàn)曲線歸納分析提出理論實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難──解釋實(shí)驗(yàn)曲線英國(guó)物理學(xué)家瑞麗在1900年提出了輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的理

論公式歸納分析提出理論實(shí)驗(yàn)結(jié)果“湊出來”的內(nèi)插公式11)

短波：2)

長(zhǎng)波：3波爾茲曼1877年論文純熱力學(xué)的論證，

推導(dǎo)維恩公式：2.經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難──普朗克能量子假說2)瑞利─金斯公式：長(zhǎng)波符合，短波不符合1)維恩的公式：短波符合，長(zhǎng)波不符合21900年10月魯本斯歸納分析提出理論全電磁譜

的公式結(jié)合熵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，

即能量是分立的。

它的大小為

是電磁波的頻率，

h

是一個(gè)常量，后人稱之為普朗克常量1918年，普朗克為此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。歸納分析提出理論黑體輻射實(shí)驗(yàn)：隨著溫度的升高：（1）各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；（2）輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向

移動(dòng)。借助于能量子的假說，普朗克得出的黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布公式，與實(shí)驗(yàn)符合的非常好。宏觀世界的連續(xù)

性分立的，

量子化合理外推從“宏”到“微”python程序模擬連續(xù)微觀宏觀普朗克的量子化假設(shè)的意義:普朗克的能量子假設(shè),對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響，成為物理學(xué)發(fā)展史上一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。標(biāo)志著人類對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)已經(jīng)從從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域，

為量子力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。

聯(lián)系生活實(shí)際說說你心中的連續(xù)性與量子化有什么區(qū)別？合理外推從“宏”到“微”年輕的愛因斯坦認(rèn)識(shí)到了普朗克能量子的意義，他把能量子進(jìn)

行了推廣，光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身

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。這些能量子后來被稱為光子。合理外推從“宏”到“微”1885年，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的，在可見光區(qū)的4條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)可以用一個(gè)公式（

巴耳末公式）表

示：同樣，經(jīng)典物理學(xué)無法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜的特征。合理外推從“宏”到“微”波爾原子結(jié)構(gòu)假說

（1913）普朗克黑體輻射的量子論愛因斯坦的光量子論合理外推從“宏”到“微”（1）軌道量子化：圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值（2）不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運(yùn)動(dòng)，卻

不輻射能量，

因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；玻爾認(rèn)為，原子中電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。但電子運(yùn)行軌道的

半徑不是任意的，只有當(dāng)半徑大小符合一定條件

時(shí)，這樣軌道才是可能的。電子在軌道上繞核的

轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。分立軌道玻爾原子理論的基本假設(shè)針對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)模型提出1.軌道量子化

n=3

n=2

當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有不同的能量，這些量子化的能量值叫做能級(jí)。>能級(jí)：

量子化的能量值>定態(tài)：

原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)基態(tài)：能量最低的狀態(tài)（離核最近）激發(fā)態(tài)：其他的狀態(tài)針對(duì)原子的穩(wěn)定性提出量子數(shù)2.能量量子化——基態(tài)能級(jí)圖

激發(fā)態(tài)

mEE

4n=5n=4n=1EE5

4E

1v3232

15針對(duì)原子光譜是線狀譜提出電子從能量較高的定態(tài)軌道Em躍遷到能量較低的定態(tài)軌道En(m＞n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，

hν

=Em－En

；反之，電子從較低的能量態(tài)En躍遷到較高的能量態(tài)Em

，吸收能量為hν的光子，光子

的hν

=Em－En

。

吸收光子

光子能量必須恰好等于能級(jí)差

躍遷低能級(jí)高能級(jí)3.頻率條件(躍遷假說)輻射光子玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋：玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，計(jì)算出了氫的電子的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量值（能級(jí)）

。n

E/eV

∞

04

-0.853

-1.512

-3.41

-13.6合理外推從“宏”到“微”