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(共33张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第五节 能量量子化
目 录/
1.
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
PART 01
学习目标
学习目标
1.了解热辐射的概念和特点，了解黑体的概念及黑体辐射的特点
2.了解能量子的概念及其提出的科学过程，了解光子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点
3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征，了解量子力学的建立
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 02
情境导入
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
加热钢铁后，其颜色发生变化，为什么会有这样的变化呢
PART 03
新课讲解
测温枪不与人体接触，是如何测出体温的呢？
没有接触火焰，为什么能感受到火焰的热呢？
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，称之为热辐射。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
变化的电场和变化磁场交替产生，由近及远地传播
一切物体内部存在不停运动的带电微粒，这种带电微粒的振动，会产生变化的电磁场，向外辐射电磁波（携带有能量）
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
热辐射
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。
定义：
物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同
特点：
例如，随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，铁块的颜色也不断发生变化。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
月亮自身并不发光，为什么我们还能看到它？
夏日的时候，我们穿深色的衣服会觉得很热，穿浅色的衣服会觉得凉快一些，这是为什么？
物体表面除了会辐射电磁波，还会 和 电磁波
反射
吸收
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
日常生活中，每个物体分别反射不同频率的电磁波，从而呈现出五彩斑斓的颜色。（例如：肉眼看到的蓝色物体将会反射蓝色对应频率的电磁波）
一些物体看起来很黑，其实是它吸收所有电磁波，反射的电磁波很弱
学习目标
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新课讲解
小试牛刀
课堂小结
生活中，哪些物体可以看作是黑体？
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。
黑体-理想模型
思考：
学习目标
情境导入
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小试牛刀
课堂小结
黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。
因为黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，所以在研究热辐射的规律时，人们特别注意对黑体辐射的研究。
黑体辐射
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
①只与黑体的温度有关。
②随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；
另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
黑体辐射
学习目标
情境导入
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小试牛刀
课堂小结
很多科学家试图给出黑体辐射规律的理论解释，但都不能成功。
1896年，德国物理学家维恩
热力学理论→只在短波部分相符
1900年，英国物理学家瑞利
经典电磁理论→只在长波部分相符
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
和我们学习电荷数类似：只能是元电荷的整数倍
能量子
振动着的帯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 叫做能量子，能量子的大小为
h = 6.626×10-34J s——普朗克常量
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
能量子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，能量的变化是连续的。而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。
学习目标
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新课讲解
小试牛刀
课堂小结
光子
认为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这些能量子后来被叫作光子。
爱因斯坦的光子概念
（光子能量）
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级（energy level）。
分立轨道
1 2 3 4
E4
E3
E2
E1
定态
跃迁
E4
E3
E2
E1
能级
学习目标
情境导入
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小试牛刀
课堂小结
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
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
20世纪20年代，量子力学建立了，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。
量子力学的建立
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
PART 04
小试牛刀
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
1.判断下列说法的正误。
（1）黑体不一定是黑色的物体。( )
（2）能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫绝对黑体。( )
（3）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( )
（4）黑体是不存在的，是理想模型。( )
（5）微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。( )
（6）能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。( )
√
√
√
√
√
√
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：√ √ √ √ √ √
解析：（1）黑体是一个理想化了的物体，它能吸收外来全部的电磁波辐射，并不会由任何的反射，黑体不一定是黑色的物体。故正确；
（2）黑体是任何物体进入后都不能出来的物体（包括光），能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。故正确；
（3）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。故正确；
（4）黑体是任何物体进入后都不能出来的物体（包括光），黑体不是一种客观存在的物质，是理想模型。故正确；
（5）微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。故正确；
（6） ，能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。故正确。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
2.（多选）下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是( )
A.黑体的热辐射实际上是电磁辐射
B.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关
D.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光）
ABD
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：ABD
解析：A.黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故A正确；
B.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体，故B正确；
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，故C错误；
D.黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度升高，可以辐射出任何频率的电磁波，故D正确。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )
A. B.
C. D.
A
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：A
解析：黑体辐射中温度越高，辐射强度越大，而且温度升高后，辐射强度的最大值向波长短的一侧移动。
PART 05
课堂小结
① 黑体辐射及能量子
（1）黑体辐射：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关.
（2）能量子：带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍，这个不可再分的最小能量值 叫作能量子，它的大小为
1
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
微观粒子的能量是不连续的
物体温度越高，热辐射强度越大，
辐射的电磁波中波长较短的成分越强
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