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13.5 能量量子化
高中物理 / 人教版（2019） / 必修三/第十三章
01
02
03
了解普朗克的能量子假设
知道原子能级及能级跃迁理论
知道热辐射、黑体、黑体辐射的概念
学习目标
热辐射
定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。
特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。
新知探究
1．以下说法中正确的是( )
A．一切物体都在进行着热辐射
B．只有高温物体才进行热辐射
C．严冬季节里物体不发生热辐射
D．以上说法都有可能
课堂练习
A
【答案】A
【详解】一切有温度的物体都在不停地电磁辐射，辐射红外线，不是只有高温物体才进行热辐射，也不是严冬季节里物体不发生热辐射，故A正确，BCD错误；故选A
课堂练习
黑 体
定义：某种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，这种物体就叫作黑体。
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温度有关。
新知探究
绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。
黑 体
新知探究
黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。
黑 体
新知探究
黑体辐射的实验规律
(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
(2)随着温度的升高
①各种波长的辐射强度都有增加；
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。如图所示。
新知探究
2．（多选）下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是（ ）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关
C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
ACD
课堂练习
【答案】ACD
【详解】我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射，故A正确，B错误；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C正确；如果某种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，这种物体就是绝对黑体，简称黑体，故D正确。
课堂练习
3．（多选）下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的（ ）
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体热辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何规律
AB
课堂练习
【答案】AB
【详解】黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，选项A正确；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确，CD错误
课堂练习
能量子
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的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
新知探究
有关能量子问题的解题技巧
熟练掌握能量子的计算公式：
把握宏观能量E＝Pt与微观能量子的关系：E＝nε
新知探究
能量的量子化：普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续的。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可分割的能量子组成的，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光子。
能量量子化
新知探究
在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。
能量量子化
新知探究
4．对应于3.4×10-19的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，结果保留3位有效数字）
【答案】5.13×1014，5.85×10-7
【详解】能量子与频率的关系为E=hν；解得其电磁辐射的频率为
频率与波长的关系为
解得其电磁辐射的波长为
课堂练习
能 级
定义：原子量子化的能量值。
原子处于能级最低的状态时最稳定，由高能级向低能级跃迁时放出光子。
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于两个能级之差。
原子光谱的谱线是一些分立的亮线。
新知探究
5．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（ ）
A．原子要发出一系列频率的光子
B．原子要发出某一频率的光子
C．原子要吸收一系列频率的光子
D．原子要吸收某一频率的光子
B
课堂练习
【答案】B
【详解】因为ra＞rb．一个氢原子中的电子从半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的圆轨道上，能量减小，向外辐射光子．因为能级差一定，只能发出特定频率的光子，故B正确，ACD错误
课堂练习
课堂小结

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