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第五节 能量量子化导学案
课标要求： 知道光的能量是不连续的。初步了解微观世界的量子化特征。
一、黑体辐射
1.一切物体都在辐射电磁波，辐射强度按波长的分布情况随物体的 而有所不同，所以叫作 。物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较 （填“长”或“短”）的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较 （填“长”或“短”）的成分越来越强，例如，投进火炉的铁块，刚开始只是发热，并不发光。随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光，依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为 。
2.除了热辐射外，物体表面还会 和 外界射来的电磁波。常温下我们看到的不发光物体的颜色就是 光所致。如果某种物体能够完全 入射的各种波长的电磁波而不发生 ， 这种物体就叫作黑体。黑体虽然不 电磁波， 但是却可以向外
电磁波。
3. 在研究热辐射的规律时，为什么人们特别注意对黑体辐射的研究？黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的 有关。19世纪末，通过大量实验，科学家得到了黑体辐射的强度按波长分布的规律。
4.人们依据经典电磁理论解释黑体辐射——物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的 ，从而产生电磁辐射，但是得到的理论公式与实验规律总不能很好相符，甚至有的波段严重不符，使得经典电磁理论遇到了严重的困难。
二、能量子
1.1900年底， 大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。例如，可能是ε或2ε、3ε……这个不可再分的最小能量值ε叫作 ，它的大小为。是电磁波的频率，是一个常量，后人称之为 常量，其值为
h＝6.62607015×10-34 J·s。借助于 假说，得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好。
的观点与宏观世界中我们对能量的认识有很大不同。例如，一个宏观的单摆，小球在摆动的过程中，受到摩擦阻力的作用，能量不断减小，能量的变化是 （填“连续”或“不连续”）的。而普朗克的假设则认为微观粒子的能量是 的，或者说微观粒子的能量是 〔填“连续”或“不连续、（分立）”〕）的。
3.年轻的 认识到了 假设的意义，并进行了推广，认为电磁场本身就是 （填“连续”或“不连续”）的。 也就是说，光本身就是由一个个不可分割的 组成的， 频率为的光的能量子为， 为 常量。
这些 后来被叫作 。
三、能级
1.微观世界中能量取 （填“连续”或“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。通常情况下，原子处于能量最低的状态， 这是最稳定的。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 （填“高”或“低”）的能量状态。这些状态的原子是不稳定的， 会自发地向能量较 （填“高”或“低”）的能级跃迁， 放出 。原子从 （填“高”或“低”）能态向 （填“高”或“低”）能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是 （填“连续”或“分立”）的，所以放出的光子的能量也是 （填“连续”或“分立”）的，因此原子的发射光谱只有一些 （填“连续”或“分立”）的亮线。
2.19 世纪末20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明。20世纪20年代， 建立了 ，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。核能的利用、计算机和智能手机的制造、激光技术等的应用都离不开 ，它引领我们迈入了现代社会，让我们享受到丰富多彩的现代生活。
四、练习与应用
1.对应于6.63 ×10-19J的能量子，求其电磁辐射的频率和波长（h＝6.63×10-34 J·s）。
2.某光源的发光功率为33mW，向各个方向发射波长为600nm的单色光，
h＝6.6×10-34 J·s。 求：
一个光子的能量；
该光源每秒发射的光子数；
假如每秒进入人眼的能量至少为J时才能引起人的视觉感应，为了能看到该光源发出的光，人离该光源的最大距离。

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