13.5 能量量子化 课件 2022-2023学年高二上学期物理人教版2019必修第三册

第十三章

电磁感应与电磁波初步第5节

能量量子化思考并回答问题。思考1：.“量子”是什么？[答案]

“量子”一词的含义是指最小的基本量。一个物理量的取值是最小的基本物理量的整数倍。思考2：.请举例说明以前学过与量子有关的物理量。[答案]

例如元电荷。任何一个带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。正确的打“√”，错误的打“×”。（1）

只有高温物体才能辐射电磁波。(

)×

√（3）

温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。(

)√（4）

能量子的能量大小与电磁波的频率成正比。(

)√（5）

电子吸收某种频率条件的光子时，会从较高的能量态跃迁到较低的能量态。(

)×任务1

热辐射与黑体辐射情境引入

如图，把黑色的铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度升高，会发现铁块慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红，直至呈现黄白色。问题引领1.什么是热辐射？热辐射的波长跟物体温度有什么关系？[答案]

一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，所以叫作热辐射。温度越高，热辐射中波长较短的成分越来越强。2.为什么我们能看见本身不辐射可见光的物体？什么是黑体？[答案]

物体会吸收和反射外界射来的电磁波，我们能看见本身不辐射可见光的物体就是由于物体反射了可见光。如果物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这样的物体叫作黑体。3.为什么在研究热辐射时，人们特别注重对黑体辐射的研究？[答案]

因为黑体不反射电磁波，其发出的电磁波完全是由其自身辐射的，没有与反射的电磁波混合在一起，所以它辐射的电磁波分布规律只与其温度有关。知识生成1.热辐射（1）

一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的①_______有关，所以叫作热辐射。温度（2）

当温度升高时，热辐射中②___________的成分越来越强。较短波长2.黑体与黑体辐射（1）

一般物体在热辐射的同时还会吸收和反射外来的电磁波。如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而③_____________，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。不发生反射（2）

对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与④_______有关外，还与材料的种类及表面状况有关；而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的⑤_______有关。温度温度应用探究[活动]对黑体和黑体辐射的理解

C[解析]

黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，A项错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，B项错误，C项正确；黑体是指能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体，D项错误。分析问题.（1）黑体有何特征？（2）黑体辐射与什么因素有关？[答案]

（1）完全吸收各种入射电磁波，不反射电磁波。

（2）辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。任务2

能量子与能级情境引入

要测定一车西瓜的质量，我们可以称出每个西瓜的质量，然后加起来。也可用其他办法，但就是不能用西瓜的密度乘以车厢的体积，因为这样得到的结果误差太大，原因是西瓜之间有许多空隙，西瓜是不连续的。日常生活中不连续的实例很多。实际上，在微观世界里能量也是不连续的。1885年，瑞士数学教师巴耳末发现氢光谱在可见光范围内是分立的。阅读“能量子”与“能级”部分的内容，回答下列问题。问题引领1.什么是能量子？它的表达式是怎样的？表达式中各量的物理意义是什么？

2.什么是能级？[答案]

微观世界中原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。3.为什么原子的发射光谱是一些分立的亮线？[答案]

原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量等于跃迁前后两个能级之差，由于能级是分立的，所以原子发射光谱也是分立的。4.微观世界的粒子运动规律不能用经典力学来说明，那要用什么规律来研究？[答案]

要用量子力学来研究微观世界的粒子运动规律。知识生成1.能量子

整数一份一份

（3）

能量子的提出破除了“能量⑨_______变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。连续2.能级（1）

能级：原子的能量是⑩_________的，这些⑪_________的能量值叫作能级。量子化量子化（2）

原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，光子的能量等于两个⑫___________。能级之差（3）

原子光谱是一些⑬_______的亮线。分立（4）

微观世界的运动规律不能用经典力学来说明，而要用到⑭___________。量子力学应用探究[活动1]对能量子的理解

分析问题.（1）1个光子的能量如何计算？（2）光的总能量与单个光子能量之间有何关系？

[活动2]对能级的理解

分析问题.（1）原子从高能级向低能级跃迁是放出能量还是吸收能量？（2）吸收或放出的能量由什么决定？[答案]

（1）吸收能量。

（2）两能级差。1.（任务1）（多选）下列叙述中正确的是(

@38@

)。A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波ACD

2.（任务1）以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是(

@40@

)。A.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B.当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光波长最长D.物体辐射的各波段电磁波的比例是相等的B[解析]

物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，A项错误。热辐射的强度与温度有关，温度越高，则辐射中波长较短的成分越来越多；铁块呈现黑色，是由于它的辐射中波长较长的成分较多，说明它的温度不太高，B项正确。当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强，C项错误。物体辐射的各波段电磁波的比例不相等，D项错误。

B

4