【高中物理】能量量子化課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

電磁感應(yīng)與電磁波初步第五節(jié)

能量量子化故事引入講授新課課堂小結(jié)隨堂訓(xùn)練故事引入故事引入0102高速領(lǐng)域微觀領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)量子力學(xué)相對論講授新課思考與討論：

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？講授新課一、熱輻射熱輻射

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較長的電磁波，不能引起人的視覺。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱輻射中波長較短的成分越來越強(qiáng)。

例如：鐵塊隨著溫度的升高，從發(fā)熱，再到發(fā)光，鐵塊的顏色也在不斷變化。熱輻射

大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。

除熱輻射外，物體的表面還會(huì)吸收和反射外界射來的電磁波。常溫下我們看到不發(fā)光的物體顏色就是物體表面反射光所致。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，會(huì)怎樣？

各種介質(zhì)會(huì)透過某些光波也會(huì)吸收某些光波，最后那些沒有被吸收的能被反射或透過的光波就成為你看到的顏色。講授新課熱輻射黑體：如果某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，這物體稱為黑體。

比如說：一座建設(shè)中樓房還沒有安裝窗子，盡管室內(nèi)已粉刷，如果從遠(yuǎn)處觀察，把窗內(nèi)的亮度與樓外墻的亮度相比，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？為什么？近似黑體講授新課黑體輻射

對于一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)。黑體輻射實(shí)驗(yàn)：隨著溫度的升高

各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；

輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)。

研究黑體輻射是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。

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、2ε、3ε……當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的。這個(gè)不可再分的能量值ε叫做能量子。大小為二、能量子

是電磁波的頻率，h是一個(gè)常量，后人稱之為普朗克常量，其值為結(jié)論：宏觀物體的能量是連續(xù)的；微觀粒子的能量是量子化的。M.Planck德國人1858－1947

借助于能量子的假說，普朗克得出的黑體輻射的強(qiáng)度按波長的分布公式，與實(shí)驗(yàn)符合的非常好。不僅成功地解決了熱輻射中的難題，而且開創(chuàng)物理學(xué)研究新局面，標(biāo)志著人類對自然規(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)。講授新課能量子

愛因斯坦從普朗克的能量子說中得到了啟發(fā)，他把能量子假設(shè)進(jìn)行了推廣，認(rèn)為電磁場本身就是不連續(xù)的。光本身就是一個(gè)個(gè)不可分割的能量子，后來被叫做光子，其能量為：能級

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。通常，原子處于能量最低的狀態(tài)，是最穩(wěn)定的，叫基態(tài)。分立軌道1

2

3

4E4E3E2E1定態(tài)躍遷E4E3E2E1氫原子的能級

玻爾理論對氫光譜的解釋：玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用經(jīng)典理論和量子理論結(jié)合，計(jì)算出了氫的電子的軌道半徑和對應(yīng)的能量值（能級）。氫原子能級-13.6-3.4-1.51-0.8504132∞nE/eV

20世紀(jì)20年代，量子力學(xué)建立了，它能夠很好地描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用。

核能的利用，計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)的制造，激光技術(shù)等的應(yīng)用都離不開量子力學(xué)。是量子力學(xué)引領(lǐng)我們邁入了現(xiàn)代社會(huì)，讓我們享受到非富多彩的現(xiàn)代生活。量子力學(xué)與現(xiàn)代生活課堂小結(jié)講授新課當(dāng)堂檢測1、下列關(guān)于熱輻射和黑體輻射的說法不正確的是()A.一切物體都在輻射電磁波B.黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波C.黑體輻射強(qiáng)度的極大值跟溫度無關(guān)D.一般物體輻射電磁波的強(qiáng)度與溫度有關(guān)【正確答案】C2、紅、橙、黃、綠四種單色光中,光子能量最小的是(

)A.紅光 B.橙光C.黃光 D.綠光3、氦氖激光器發(fā)射波長為632.8nm的單色光，這種光的一個(gè)光子的能量為多少？若該激光器的發(fā)光功率為18mW，則每秒發(fā)射多少個(gè)光子？【解析】ε＝hν

ε＝h