课件2：13.5 能量量子化
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假设的意义，他把能量子假设进行了推
广，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，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。
15
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）。
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射实验
迈克尔逊-莫雷实验
后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，
乌云落地化为一场春雨，浇灌着两朵鲜花。
3
迈克尔逊-
黑体辐射实验
莫雷实验
相对论问世
普朗克量子力学的诞生
微观领域
量子力学
高速领域
相对论
经典力学
4
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，所以叫作热辐射。
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
解析：
由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射
强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变
化都将反过来，故A、C、D正确，B错误。
电磁波的辐射和吸收
(1)比较辐射、吸收首先要分清是黑体还是一般物体。
已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不
了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选
项中，推理判断比例系数k的值可能为( B )
ℎ
A.
2
C.2he
B.
2
ℎ
D.
1
2ℎ
3. (多选)对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研
究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关
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。
17
例1：(多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( ACD )
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加
连续
宏观
微观
黑体辐射理论解释
紫外灾难
普朗克理论 :
在发射和吸收能量的时候，不是连
续不断，而是分成一份一份的。能
量是hν的整数倍。
ν是波的频率 最小能量为: ε=hν
两种理论:
h 6.626 1034 J s
维恩公式: 短波适合；长波不符合
瑞利公式: 长波适合；短波荒唐
14
年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子
的说法中正确的是( ACD )
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
4.很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，
便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( C )
么？为什么？
黑体：如果某物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而
不发生反射，这物体称为黑体.
7
近似黑体
黑体辐射
只与温
度有关
研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。
8
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
13.5 能量量子化
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理
学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:
“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家
只要做一些零碎的修补工作就行了。” (开尔文)
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，
就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的
远处，还有两朵令人不安的乌云，……”
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道
人的体温
B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有
关，温度高时辐射强且较短波长的成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有
关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
解析：
根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般
物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面
状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温
度有关，B、C错、D对。
1. (多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( BC )
A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
辐射强度
实验结论:
1700K
1.温度越高，辐射强度越大
1500K
2.与最大辐射强度对应的
波长向短波方向移动
1300K
1100K
2
4
λ μm
11
普朗克的量子化假设的意义
(1)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。成为物
理学发展史上一个重大转折点。
(2)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。
12
1.能量子
不可再分的最小能量值ε叫做能量子
ε=hν
h=6.626 070 15×10-34J.s
2.量子数
能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：ε，1ε， 2ε，3ε， ... nε。
n为正整数，称为量子数
3.能量
分立的，
量子化的
B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁
波中该颜色的光强度最强
D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中
午时分太阳温度最高
2．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电
压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU。
射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。
9
一般物体与黑体的比较
热辐射特点
吸收、反射特点
辐射电磁波的情况与温 既吸收又反射，其能力
一般物体 度有关，与材料的种类 与材料的种类及入射波
及表面状况有关
辐射电磁波的强度按波
黑体
长的分布只与黑体的温
度有关
长等因素有关
完全吸收各种入射电磁
波，不反射
10
黑体辐射实验规律
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，热辐射中波长较短的成分越来越强。
5
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。
点击播放6思考与讨论一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷，如果从
远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比，你会发现什
(2)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。
(3)能量子假说的意义：可以非常合理地解释某些电磁波的辐射
和吸收的实验现象。
例2：(多选)下列叙述正确的是( AD )
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
广，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，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。
15
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）。
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射实验
迈克尔逊-莫雷实验
后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，
乌云落地化为一场春雨，浇灌着两朵鲜花。
3
迈克尔逊-
黑体辐射实验
莫雷实验
相对论问世
普朗克量子力学的诞生
微观领域
量子力学
高速领域
相对论
经典力学
4
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，所以叫作热辐射。
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
解析：
由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射
强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变
化都将反过来，故A、C、D正确，B错误。
电磁波的辐射和吸收
(1)比较辐射、吸收首先要分清是黑体还是一般物体。
已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不
了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选
项中，推理判断比例系数k的值可能为( B )
ℎ
A.
2
C.2he
B.
2
ℎ
D.
1
2ℎ
3. (多选)对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研
究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关
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。
17
例1：(多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( ACD )
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加
连续
宏观
微观
黑体辐射理论解释
紫外灾难
普朗克理论 :
在发射和吸收能量的时候，不是连
续不断，而是分成一份一份的。能
量是hν的整数倍。
ν是波的频率 最小能量为: ε=hν
两种理论:
h 6.626 1034 J s
维恩公式: 短波适合；长波不符合
瑞利公式: 长波适合；短波荒唐
14
年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子
的说法中正确的是( ACD )
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
4.很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，
便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( C )
么？为什么？
黑体：如果某物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而
不发生反射，这物体称为黑体.
7
近似黑体
黑体辐射
只与温
度有关
研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。
8
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
13.5 能量量子化
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理
学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:
“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家
只要做一些零碎的修补工作就行了。” (开尔文)
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，
就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的
远处，还有两朵令人不安的乌云，……”
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道
人的体温
B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有
关，温度高时辐射强且较短波长的成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有
关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
解析：
根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般
物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面
状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温
度有关，B、C错、D对。
1. (多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( BC )
A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
辐射强度
实验结论:
1700K
1.温度越高，辐射强度越大
1500K
2.与最大辐射强度对应的
波长向短波方向移动
1300K
1100K
2
4
λ μm
11
普朗克的量子化假设的意义
(1)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。成为物
理学发展史上一个重大转折点。
(2)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。
12
1.能量子
不可再分的最小能量值ε叫做能量子
ε=hν
h=6.626 070 15×10-34J.s
2.量子数
能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：ε，1ε， 2ε，3ε， ... nε。
n为正整数，称为量子数
3.能量
分立的，
量子化的
B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁
波中该颜色的光强度最强
D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中
午时分太阳温度最高
2．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电
压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU。
射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。
9
一般物体与黑体的比较
热辐射特点
吸收、反射特点
辐射电磁波的情况与温 既吸收又反射，其能力
一般物体 度有关，与材料的种类 与材料的种类及入射波
及表面状况有关
辐射电磁波的强度按波
黑体
长的分布只与黑体的温
度有关
长等因素有关
完全吸收各种入射电磁
波，不反射
10
黑体辐射实验规律
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，热辐射中波长较短的成分越来越强。
5
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。
点击播放6思考与讨论一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷，如果从
远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比，你会发现什
(2)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。
(3)能量子假说的意义：可以非常合理地解释某些电磁波的辐射
和吸收的实验现象。
例2：(多选)下列叙述正确的是( AD )
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关