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5. 能量量子化
第十三章 电磁感应与电磁波初步
情境导入
观看视频
从炉中拿出的铁块一开始是什么颜色？
随着温度的降低颜色是怎样变化的？
黄白色、橘红色、
暗红色、黑色，
随温度降低，呈现
不同颜色。
情境导入
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
——热辐射
一、热辐射
1、炉火和人保持一定距离，并没有直接接触，这种热是怎样传到人身上的？
火炉的热辐射，本质就是电磁波（主要是红外线）的辐射。
2、铁块的颜色随温度发生变化，说明了什么？
温度升高，物体辐射的电磁波波长短的所占比例增大。
交流讨论
固体在温度升高时颜色的变化
1400 K
800 K
1000 K
1200 K
一、热辐射
3、月亮不发光，我们为什么能看到它？什么黑体，它有什么特点？
月亮反射太阳光进入人的眼睛，我们就能看到它，太阳光本身就是一种电磁波。
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。
黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。
交流讨论
一、热辐射
4、黑体辐射实验规律
随温度的升高:
①各种波长的辐射强度都在增加；
②辐射强度的最大值向短波方向移动。
交流讨论
一、热辐射
5、所有的物体都能热辐射吗？黑体辐射强度与什么因素有关？
一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波热辐射。
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。
6、黑体辐射能用经典的电磁理论解释吗？
不能。经典电磁理论是适用于解释宏观现象。
交流讨论
一、热辐射
1.黑体是个理想化的模型。黑体不一定是黑色的物体。
例：开小洞的炼钢炉，远处的窗口等可近似看作黑体。
2.对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。
3.一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但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。
4.黑体虽然不反射电磁波，但是可以向外辐射电磁波。
梳理深化
【例1】如图为黑体辐射的强度与波长的关系图，从图中可以看出，
随着温度的升高，则（ ）
A．各种波长的辐射强度都有减少
B．只有波长短的辐射强度增加
C．辐射电磁波的波长先增大后减小
D．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D
一、热辐射
巩固提升
【练习1】关于对黑体的认识，下列说法正确的是( 　　)
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，
还与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，
与材料的种类及表面状况无关
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波
在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，
这个空腔就成了一个黑体
C
一、热辐射
二、能量子及能级
1.在平直公路上行驶的汽车，刹车时汽车的速度是连续变化的还是不连续变化的，汽车的动能呢？
汽车的速度是连续变化的，动能也是连续变化的。
2.举例说明，生活中哪些量是连续的，哪些量是不连续的？
滑梯的高度是连续的；
楼梯的高度是不连续的；
班级的人数是不连续的。
宏观物体——能量连续
交流讨论
二、能量子及能级
3.普朗克关于微观粒子的能量是如何假设的？
（1）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，叫作能量子，它的大小为
（2）普朗克的假设则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（分立）的。
ε ＝ hν
交流讨论
二、能量子及能级
4.爱因斯坦在普朗克的基础上做出了哪些推广？
（1）电磁场本身就是不连续的。
也就是说，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。
（2）这些能量子后来被叫作光子（photon）。
交流讨论
二、能量子及能级
5.普朗克能量子假说能否适用于原子？原子的能量是连续的吗？
普朗克能量子假说也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。
量子化的能量值叫作能级。
6.原子能级跃迁有什么特点？
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
交流讨论
二、能量子及能级
1.普朗克能量子假说
能量
量子
经典
h=6.626 10-34J·s ——普朗克常量
借助能量子的假说，普朗克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。
梳理深化
ε—能量子
ε=hv
v—电磁波的频率
二、能量子及能级
梳理深化
2.爱因斯坦的光子假说
磁场本身就是不连续的；
光本身由一个个不可分割能量子组成，频率v的光的能量子为hv，这些能量子被称为光子。
3.能级
原子的能量也是量子化的；
量子化的能量值叫作能级；
原子的能级是分立的。
【例2】以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（　　）
A．物体的质量
B．物体的动量
C．导体中的电流
D．东北虎的个数
二、能量子及能级
D
巩固提升
二、能量子及能级
【练习2】（多选）对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，
以下说法正确的是（ ）
A. 以某个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B .辐射或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
ABD
课堂小结
能量量子化
热辐射
定义
辐射规律
定义
黑体
爱因斯坦的光子假设
普朗克的能量子假说
能量子
原子光谱
光子
跃迁
定义
能级
规律
课外拓展
（多选）晴朗的夜空繁星闪烁,有的恒星颜色偏红，有的恒星
颜色偏蓝。对于“红星”和“蓝星”。关于恒星，下列说法中正
确的是（　　）
A、恒星的表面温度越高，颜色越红
B、恒星的颜色与恒星的质量和体积有关
C、恒星的寿命与构成恒星的物质、温度、亮度有关
D、恒星的亮度与恒星的体积和温度及它与地球的距离有关
BD

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