2024_2025学年新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步第5节能量量子化学案新人教版必修第三册.doc

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第5节能量量子化

学习目标

1.知道热辐射、黑体、黑体辐射的概念。

2.了解普朗克的能量子假设。

3.了解爱因斯坦光子假设。

4.知道原子能级及能级跃迁理论。

自主预习

一、热辐射

1.热辐射

(1)定义:四周的一切物体都在辐射,这种辐射与有关,所以叫热辐射。?

(2)特点:热辐射强度按波长的分布状况随物体的不同而有所不同。?

2.黑体

(1)定义:某种物体能够入射的各种波长的电磁波而不发生,这种物体就叫作黑体。?

(2)黑体辐射特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关。?

二、能量子

1.定义:普朗克认为,振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的,当带电微粒辐射或汲取能量时,也是以这个最小能量值为单位地辐射或汲取的,这个不行再分的最小能量值ε叫作。?

2.能量子大小:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为常量。h=6.626×10-34J·s。?

3.能量的量子化:普朗克的假设认为微观粒子的能量是的,或者说微观粒子的能量是的。爱因斯坦把能量子假设进行了推广,认为电磁场本身就是不连续的,光本身就是由一个个不行分割的组成的,频率为ν的光的能量子为hν,h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作。?

三、能级

1.能级:微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统,原子的能量是的。这些的能量值叫作能级。?

2.能级跃迁:通常状况下,原子处于能量最低的状态,这是最的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击,有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的,会地向能量较低的能级,放出光子。原子从高能态向低能态时放出的光子的能量,等于前后两个能级。?

课堂探究

[新课导入]晒太阳可以使身体变暖,是通过什么方式变更人体内能的?冬天在火炉旁烤手是通过什么方式变更人体内能的?

对热辐射、黑体和黑体辐射的理解

[情境设问]通过视察铁钉颜色的变更,思索该变更反映了热辐射具有什么样的特点?

?

[思索与探讨]热辐射的辐射强度与温度、物体种类及其表面状况有关,太困难了!怎么去探讨热辐射的客观规律呢?我们或许可以从生活中的这件事上获得启发:一座建设中楼房还没有安装窗子,尽管室内已粉刷,假如从远处视察,把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比,你会发觉什么?为什么?

总结:?

?

对能量子的理解

[思索与探讨]尝试用普朗克的量子化观点说明:某激光器能放射波长为λ的激光,那么激光能量子的能量可以取随意值吗?是连续的还是一份一份的?设普朗克常量为h,那么每个激光能量子的能量是多少?假如激光放射功率为P,那么每秒钟放射多少个能量子?

总结:?

?

对能级及能级跃迁的理解

[思索与探讨]阅读课本,并尝试用能量量子化的观点来说明原子光谱的特点。

总结:?

?

[例题展示]

【例题1】近年来军事行动中,士兵都配戴“红外夜视仪”,在夜间也能清晰地看清目标,主要是因为()

A.“红外夜视仪”放射出强大的红外线,照耀被视物体

B.一切物体均在不停地辐射红外线

C.一切高温物体均在不停地辐射红外线

D.红外线属于可见光

[针对训练1](多选)下列叙述正确的是()

A.一切物体都在辐射电磁波

B.一般物体辐射电磁波的状况只与温度有关

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.黑体能够完全汲取入射的各种波长的电磁波

【例题2】人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时,只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10-34J·s,光速为3.0×108m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()

A.2.3×10-18W

B.3.8×10-19W

C.7.0×10-10W

D.1.2×10-18W

[针对训练2]神光“Ⅱ”装置是我国规模最大、国际上为数不多的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2400J、波长λ为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个?(保留2位有效数字)

【例题3】氢原子基态的能量为E1=-13.6eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的全部的光子中,频率最大的光子能量为-0.96E1,在原子所在激发态能量为eV(保留2位有效数字)。?

课堂练习

1.(对热辐射的理解)关于对热辐射的相识,下列说法正确的是()

A.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只汲取电磁波

B.温度越高,物体辐射的电磁波越强

C.辐射强度按波长的分布状况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状