高中物理新教材同步必修第三册 第13章 5　能量量子化同步讲义

5能量量子化[学习目标]1．了解热辐射和黑体的概念.2.知道能量子的概念，知道普朗克常量.3.了解能级的概念．一、热辐射1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强．3．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射．二、能量子1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子．2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子．三、能级原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差.一、热辐射能量子1．普朗克的能量子概念(1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34J·s，ν为电磁波的频率．(2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，即相邻两个值之间有一定距离．2．爱因斯坦的光子说光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν.光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700nm.400nm、700nm电磁波辐射的能量子的值各是多少？答案4.97×10－19J2.84×10－19J解析根据公式ν＝eq\f(c,λ)和ε＝hν可知：400nm电磁波辐射的能量子ε1＝heq\f(c,λ1)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,400×10－9)J≈4.97×10－19J.700nm电磁波辐射的能量子ε2＝heq\f(c,λ2)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,700×10－9)J≈2.84×10－19J.二、能级1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级．2．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差．3．放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱是一些分立的亮线．(多选)下列说法正确的是()A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化B．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子C．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光谱只有一些分立的亮线答案CD解析原子的能量是量子化的，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子．光子的能量hν＝E初－E末，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的.1．(能量的量子化)(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是()A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C．吸收的能量可以是连续的D．辐射和吸收的能量是量子化的答案ABD解析带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故A、B、D正确，C错误．2．(能量子)已知某单色光的波长为λ，真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为()A．heq\f(c,λ)B.eq\f(h,λ)C.eq\f(c,hλ)D．以上均不正确答案A解析由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝eq\f(c,λ)，从而ε＝hν＝heq\f(c,λ)，故A正确．3．(能量子)某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光子数为()A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h) D．λPhc答案A解析每个光子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒钟发光的总能量为P，则n＝eq\f(P,ε)＝eq\f(λP,hc).4．(能量子)神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可以获得能量为2400J、波长λ＝0.35μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？答案4.23×1021个解析紫外激光能量子的值为ε0＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.