高中物理第17章第1节能量量子化课件选修35高中选修35物理课件
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hλ 答案：B
第二十二页，共二十七页。
变式
迁移
(多选)2006 年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰 他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上 的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代 的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是 ()
A．微波是指波长在 10－3 m 到 10 m 之间的电磁波 B．微波和声波一样都只能在介质中传播 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
第二十页，共二十七页。
3．普朗克的量子化假设(jiǎshè)的意义． 普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的
认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．普朗克常量h是 自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．
第二十一页，共二十七页。
例 氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光(jīguāng)，当激光
第六页，共二十七页。
根据普朗克的能量子假设推算出的黑体辐射规律和观 测事实符合得很好，但是能量量子化的观点违背(wéibèi)日常生 活经验，当时没有被人接受，即使普朗克本人也踌躇不决．后 来，爱因斯坦勇敢地接受了量子化的观点，成功地解释了光电 效应，才使量子论走上了进一步发展的道路．
第七页，共二十七页。
(2)能量子：不可再分的最小能量值ε叫作能量子，且ε＝
________.式中的ν是______________，h叫作普朗克常量，其值
hν
电磁波的频率
为h＝________________.
6.626×10－34 J·s
第十一页，共二十七页。
第十二页，共二十七页。
1 黑体(hēitǐ)与黑体(hēitǐ)辐
注：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况 有关．
第十四页，共二十七页。
3．黑体辐射的实验规律． 19 世纪末，物理学家从实验和理论两方面都研究了各种温度下 的黑体辐射，测量了它们的黑体辐射强度按波长分布的情况，得出图 甲所示的实验曲线．
图甲 黑体辐射的实验规律
第十五页，共二十七页。
第十七章 波粒二象性
第1节 能量 量子化 (néngliàng)
第一页，共二十七页。
第二页，共二十七页。
普朗克的量子(liàngzǐ)说 量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的． 我们周围的物体都在不断地辐射电磁波，这是由分子和原子的热 运动引起的，所以叫作热辐射．物体在室温时热辐射电磁波的波长比较
(jīguāng)器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为( )
A．2.2×1015 个
B．3.2×1015 个
C．2.2×1014 个
D．3.2×1014 个
解析：一个光子能量 ε＝hν＝hλc.当激光器输出功率为 1 mW 时， 每秒发出的光子数为 N＝Pεt＝Pct＝3.2×1015 个，B 正确．
3．能量子：超越牛顿的发现(fāxiàn)．
(1)能量量子化：宏观物体的能量是____连__续__(；lián而xù)的普朗克
认为微观粒子的能量是_______量_的子化，或说微观粒子的能量是
________的，分即立带(fē电n lì)微粒的能量只能是某一最小能量值 ε的 ________倍． 整数
(1)黑体辐射的实验规律：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．
(2)黑体辐射实验规律的理论解释． ①维恩公式解释：1896 年，德国物理学家维恩(W.K.Wien) 从热力学理论出发，得到了一个公式，但它只是在短波部分 与实验相符，而在长波部分与实验存在明显的差异(如图乙所 示)．
射
1．热辐射． (1)定义：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，所以叫热辐射．
(2)特点：热辐射强度(qiángdù)按波长的分布情况随物体的 温度而有所不同．
第十三页，共二十七页。
2．黑体． (1)定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来 的电磁波．如果一些物体能够完全吸收投射到其表面的各种波 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． (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度(qiángdù)按波长的分 布与黑体的温度有关．
2．温黑度体辐射的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系)．
黑体辐射实验中，随着温度的升高(shēnɡ ɡāo)，一方面，各种波
长 的 辐 射 强 度 ____________ ； 另 一 方 面 ， 辐 射 强 度 的 极 大 值 向
________的方向移动．
都有增加 波长较短
第十页，共二十七页。
第八页，共二十七页。
1．黑体与黑体辐射(fúshè)．
(1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射______，电这磁波种辐射 与物体的________有关，温所度以(wē叫ndù作) 热辐射．物体的温度升高， 热辐射中__________的成分越较来短越波强长．(bōcháng)
(2)黑体：如果某种物体能够___完__全__吸__收___入射的各种波 长的电磁波而______________，这种物体就是绝对黑体，简称黑
第五页，共二十七页。
1900年，德国物理学家普朗克做出了一个大胆的假设，解
决了热辐射问题，同时也改变了人们对微观世界的认识．
普朗克认为，粒子的能量只能是某一最小能量值E的整 数倍．例如，可能是E或2E、3E……当带电微粒辐射(fúshè)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 ( f ús h è) 或 吸 收 的．这个不可再分的最小能量值E叫作能量子．在微观世界中，能 量不能连续变化，只能取分立值的现象，叫作能量的量子化．
不发生反射
体．
第九页，共二十七页。
(3)黑体辐射：一般物体辐射电磁波的情况除与________ 有关温外度，(w还ēnd与ù) ____________及__材__料__(_c_ái_li_ào_)的_有种关类，而表黑面体状辐况射电磁波 的强度按________的分布只与黑体的__波__长____有关．
绝对黑体热辐射的规律比较简单，在19世纪末许多人做 了大量研究(yánjiū)，黑体辐射的波长并不是单一的，它同时辐射 各种波长的电磁波，不同波长的辐射波，它们的强度也不一样， 课本中的图画出了四种温度下绝对黑体热辐射的强度与波长的 关系，可以看出，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，或者可以粗略
第二十六页，共二十七页。
内容(nèiróng)总结
第十七章 波粒二象性。量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的．。另一方面，辐射强
No 度的极大值向________的方向移动．。(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况(qíngkuàng)随物体的温度而
有所不同．。(3)能量的量子化．。3．普朗克的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子化假设的意义．
第十八页，共二十七页。
ε＝hν ν是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量 (Planck constant)，其值为
h＝6.626×10－34 J·s
(3)能量的量子化． 在微观世界中能量不能连续变化(biànhuà)，只能取分立值，这 种现象叫作能量的量子化．
第十九页，共二十七页。
2．量子化假设的实验证实． 普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验结果 “令人满意地相符”．比较图线如下图所示，曲线是根 据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值．
第二十三页，共二十七页。
变式 迁移
解析：微波的波长范围是 1 mm 到 10 m，A 正确．微波能在真 空中传播，B 不正确．黑体热辐射实际上是电磁辐射，C 正确．普朗 克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D 正确．本题考查 电磁波的基本知识． 答案：ACD
第二十四页，共二十七页。
第二十五页，共二十七页。
第四页，共二十七页。
地说：“温度越高，辐射电磁波的波长越短”，烧红的铁块如果继续 升温，就会达到“白”热，这是因为温度升高后，在它辐射的光中， 波长较短，如蓝光、紫光所占的比例就会增加，更接近日光中各 种色光的比例，因此看起来几乎是白色的．
怎样解释这些实验现象呢？物体是由不停运动的带电微粒组成的， 按照经典的电磁理论，带电微粒的振动相当于交变电流，所以这些 分子、原子就是一个个小天线，它们具有各种能量，可以向外辐射 或接收电磁波．但是(dànshì)基于这种认识的一系列研究结果都和实验 规律不一致．
第十七页，共二十七页。
2 能量量子化——超越(chāoyuè)牛顿的发现
1．能量子． (1)能量子的定义．
振动着的带电微粒(wēilì)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……当带电微粒辐射或吸收能量时，也就
是以这个最小能量为单位一份一份地辐射或吸收时．这个不可再分的
最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子公式．
长，不能引起我们的觉察，但是如果温度在500 ℃以上，它就能辐射 可见光了，铁块烧热会变红，就是这个道理．
除了热辐射之外，物体表面还会反射外界射来的电磁波，有的物 体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比
第三页，共二十七页。
别的物体黑一些．假设有这样一类物体，它们完全不能反射电磁 波，我们就称之为绝对黑体，简称黑体．
Image
12/8/2021
第二十七页，共二十七页。
第十六页，共二十七页。
图乙 辐射强度与波长的关系 ②瑞利公式解释：1900 年，英国物理学家瑞利(J.Rayleigh)从经典 电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果如图乙所示，在长波部分 与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于 0 时，辐射本领将趋于无穷大．这种情况被人们称为“紫外灾难”．
第二十二页，共二十七页。
变式
迁移
(多选)2006 年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰 他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上 的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代 的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是 ()
A．微波是指波长在 10－3 m 到 10 m 之间的电磁波 B．微波和声波一样都只能在介质中传播 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
第二十页，共二十七页。
3．普朗克的量子化假设(jiǎshè)的意义． 普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的
认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．普朗克常量h是 自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．
第二十一页，共二十七页。
例 氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光(jīguāng)，当激光
第六页，共二十七页。
根据普朗克的能量子假设推算出的黑体辐射规律和观 测事实符合得很好，但是能量量子化的观点违背(wéibèi)日常生 活经验，当时没有被人接受，即使普朗克本人也踌躇不决．后 来，爱因斯坦勇敢地接受了量子化的观点，成功地解释了光电 效应，才使量子论走上了进一步发展的道路．
第七页，共二十七页。
(2)能量子：不可再分的最小能量值ε叫作能量子，且ε＝
________.式中的ν是______________，h叫作普朗克常量，其值
hν
电磁波的频率
为h＝________________.
6.626×10－34 J·s
第十一页，共二十七页。
第十二页，共二十七页。
1 黑体(hēitǐ)与黑体(hēitǐ)辐
注：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况 有关．
第十四页，共二十七页。
3．黑体辐射的实验规律． 19 世纪末，物理学家从实验和理论两方面都研究了各种温度下 的黑体辐射，测量了它们的黑体辐射强度按波长分布的情况，得出图 甲所示的实验曲线．
图甲 黑体辐射的实验规律
第十五页，共二十七页。
第十七章 波粒二象性
第1节 能量 量子化 (néngliàng)
第一页，共二十七页。
第二页，共二十七页。
普朗克的量子(liàngzǐ)说 量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的． 我们周围的物体都在不断地辐射电磁波，这是由分子和原子的热 运动引起的，所以叫作热辐射．物体在室温时热辐射电磁波的波长比较
(jīguāng)器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为( )
A．2.2×1015 个
B．3.2×1015 个
C．2.2×1014 个
D．3.2×1014 个
解析：一个光子能量 ε＝hν＝hλc.当激光器输出功率为 1 mW 时， 每秒发出的光子数为 N＝Pεt＝Pct＝3.2×1015 个，B 正确．
3．能量子：超越牛顿的发现(fāxiàn)．
(1)能量量子化：宏观物体的能量是____连__续__(；lián而xù)的普朗克
认为微观粒子的能量是_______量_的子化，或说微观粒子的能量是
________的，分即立带(fē电n lì)微粒的能量只能是某一最小能量值 ε的 ________倍． 整数
(1)黑体辐射的实验规律：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．
(2)黑体辐射实验规律的理论解释． ①维恩公式解释：1896 年，德国物理学家维恩(W.K.Wien) 从热力学理论出发，得到了一个公式，但它只是在短波部分 与实验相符，而在长波部分与实验存在明显的差异(如图乙所 示)．
射
1．热辐射． (1)定义：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，所以叫热辐射．
(2)特点：热辐射强度(qiángdù)按波长的分布情况随物体的 温度而有所不同．
第十三页，共二十七页。
2．黑体． (1)定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来 的电磁波．如果一些物体能够完全吸收投射到其表面的各种波 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． (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度(qiángdù)按波长的分 布与黑体的温度有关．
2．温黑度体辐射的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系)．
黑体辐射实验中，随着温度的升高(shēnɡ ɡāo)，一方面，各种波
长 的 辐 射 强 度 ____________ ； 另 一 方 面 ， 辐 射 强 度 的 极 大 值 向
________的方向移动．
都有增加 波长较短
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第八页，共二十七页。
1．黑体与黑体辐射(fúshè)．
(1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射______，电这磁波种辐射 与物体的________有关，温所度以(wē叫ndù作) 热辐射．物体的温度升高， 热辐射中__________的成分越较来短越波强长．(bōcháng)
(2)黑体：如果某种物体能够___完__全__吸__收___入射的各种波 长的电磁波而______________，这种物体就是绝对黑体，简称黑
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1900年，德国物理学家普朗克做出了一个大胆的假设，解
决了热辐射问题，同时也改变了人们对微观世界的认识．
普朗克认为，粒子的能量只能是某一最小能量值E的整 数倍．例如，可能是E或2E、3E……当带电微粒辐射(fúshè)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 ( f ús h è) 或 吸 收 的．这个不可再分的最小能量值E叫作能量子．在微观世界中，能 量不能连续变化，只能取分立值的现象，叫作能量的量子化．
不发生反射
体．
第九页，共二十七页。
(3)黑体辐射：一般物体辐射电磁波的情况除与________ 有关温外度，(w还ēnd与ù) ____________及__材__料__(_c_ái_li_ào_)的_有种关类，而表黑面体状辐况射电磁波 的强度按________的分布只与黑体的__波__长____有关．
绝对黑体热辐射的规律比较简单，在19世纪末许多人做 了大量研究(yánjiū)，黑体辐射的波长并不是单一的，它同时辐射 各种波长的电磁波，不同波长的辐射波，它们的强度也不一样， 课本中的图画出了四种温度下绝对黑体热辐射的强度与波长的 关系，可以看出，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，或者可以粗略
第二十六页，共二十七页。
内容(nèiróng)总结
第十七章 波粒二象性。量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的．。另一方面，辐射强
No 度的极大值向________的方向移动．。(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况(qíngkuàng)随物体的温度而
有所不同．。(3)能量的量子化．。3．普朗克的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子化假设的意义．
第十八页，共二十七页。
ε＝hν ν是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量 (Planck constant)，其值为
h＝6.626×10－34 J·s
(3)能量的量子化． 在微观世界中能量不能连续变化(biànhuà)，只能取分立值，这 种现象叫作能量的量子化．
第十九页，共二十七页。
2．量子化假设的实验证实． 普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验结果 “令人满意地相符”．比较图线如下图所示，曲线是根 据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值．
第二十三页，共二十七页。
变式 迁移
解析：微波的波长范围是 1 mm 到 10 m，A 正确．微波能在真 空中传播，B 不正确．黑体热辐射实际上是电磁辐射，C 正确．普朗 克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D 正确．本题考查 电磁波的基本知识． 答案：ACD
第二十四页，共二十七页。
第二十五页，共二十七页。
第四页，共二十七页。
地说：“温度越高，辐射电磁波的波长越短”，烧红的铁块如果继续 升温，就会达到“白”热，这是因为温度升高后，在它辐射的光中， 波长较短，如蓝光、紫光所占的比例就会增加，更接近日光中各 种色光的比例，因此看起来几乎是白色的．
怎样解释这些实验现象呢？物体是由不停运动的带电微粒组成的， 按照经典的电磁理论，带电微粒的振动相当于交变电流，所以这些 分子、原子就是一个个小天线，它们具有各种能量，可以向外辐射 或接收电磁波．但是(dànshì)基于这种认识的一系列研究结果都和实验 规律不一致．
第十七页，共二十七页。
2 能量量子化——超越(chāoyuè)牛顿的发现
1．能量子． (1)能量子的定义．
振动着的带电微粒(wēilì)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……当带电微粒辐射或吸收能量时，也就
是以这个最小能量为单位一份一份地辐射或吸收时．这个不可再分的
最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子公式．
长，不能引起我们的觉察，但是如果温度在500 ℃以上，它就能辐射 可见光了，铁块烧热会变红，就是这个道理．
除了热辐射之外，物体表面还会反射外界射来的电磁波，有的物 体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比
第三页，共二十七页。
别的物体黑一些．假设有这样一类物体，它们完全不能反射电磁 波，我们就称之为绝对黑体，简称黑体．
Image
12/8/2021
第二十七页，共二十七页。
第十六页，共二十七页。
图乙 辐射强度与波长的关系 ②瑞利公式解释：1900 年，英国物理学家瑞利(J.Rayleigh)从经典 电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果如图乙所示，在长波部分 与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于 0 时，辐射本领将趋于无穷大．这种情况被人们称为“紫外灾难”．