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13-5 能量量子化 课件 -高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，普朗克提出：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、2ε、 3ε……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。
这个不可再分的能量值 ε 叫做能量子。
普
能量
朗
克
微观粒子的能量是量子化的，是不连续的。
三、能级
1.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。
2.原子处于最低能量状态时是最稳定的；处于较高 能量状态时不稳定。
n
E/eV
∞ －－－－－－ 0 eV
3.原子
4
-0.85
从高能态向低能态跃迁，放出光子能量；
电子
3
-1.51
从低能态向高能态跃迁，吸收光子能量。
4.热辐射与温度、材料种类及表面形状有关。
除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。
5.如果某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，这物体称为黑体。（不一定是黑色的）
6.黑体辐射规律 （1）黑体不反射电磁波，但可以向 外辐射电磁波，强度按波长的分布只 与它的温度有关。 （2）温度升高，各种波长的辐射强 度都有增加。 （3）温度升高，辐射强度的极大值 向波长较短的方向移动。
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，这些能量子后来被叫做光 子，频率为 v 的光，其光子为
hv
hv
宏观 微观 连续 量子化
例2.(多选)关于对能量子的认识,下列说法正确的是( BC )
A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值 ε B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 C.能量子与电磁波的频率成正比 D.这一假说与现实世界相矛盾,因而是错误的
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(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而 有所不同．
用实验来观察热辐射现象，可以发现热辐射的光谱是连续 光谱，并且辐射光谱的性质与温度有关．在室温下，大多数物 体辐射不可见的红外线，但当物体被加热到500℃左右时，开 始发出暗红色的可见光．随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起 来，而且波长较短的辐射越来越多．大约在1 500℃时就变成 明亮的白炽光．这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量， 在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中能量
(3)一般物体的热辐射和黑体辐射及其吸收、反射的特点
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
一般
度有关，与材料的种类 他能力与材料种类及
物体
及表面状态有关
入射波长等因素有关
辐射电磁波的强度按波 完全吸收各种入射电
黑体 长分布只与黑体的温度 磁波，不反射
有关
二、能量量子化 1．普朗克的量子化假设 (1)能量子 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、2ε或3ε……当带电微粒辐射和吸收能量 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叫做能量子．
黑体辐射的实验规律ຫໍສະໝຸດ 19世纪末，物理学家从实验和理论两个方面研究了各种温 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，得出了如图所示的实验曲线．
每一条曲线都有一个极大值，随着温度的升高，黑体的辐 射强度迅速增大，并且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解释． ①维恩公式解释：1896年德国物理学家维恩(W.Wien)从热 力学理论出发，得到一个公式，但它只是在短波部分与实验相 符，而长波部分与实验存在明显的差异． ②瑞利公式解释：1900年，英国物理学家瑞利(L.Ray Leigh)从经典电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果在长 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”．
第十七章 1 能量量子化
有关
辐射电磁波的强度按波长的
分布只与黑体的温度有关
完全吸收各种入射电磁波,不
反射
典题例解
【例 1】 (多选)下列叙述中正确的是(
)
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
解析:根据热辐射的定义,A 正确;根据热辐射和黑体辐射的特点
答案:A
ε=hν=h
黑体温度的计算方法
知识链接
自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,
这种辐射因与温度有关,称为热辐射。热辐射具有如下特点:(1)辐射
的能量中包含各种波长的电磁波;(2)物体温度越高,单位时间从物体
表面单位面积上辐射的能量越大;(3)在辐射的总能量中,各种波长所
3.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非常接近,而在长波
部分与实验存在明显的差异(如图所示)。
辐射强度与波长的关系
(2)瑞利公式解释:1900 年,英国物理学家瑞利从经典电磁理论
出发推导出一个公式,其预测结果如图所示,在长波部分与实验吻合,
17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。上午1时44分35秒上午1时44分01:44:3521.8.30
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
2.黑体辐射实验规律的理论解释
辐射电磁波的强度按波长的
分布只与黑体的温度有关
完全吸收各种入射电磁波,不
反射
典题例解
【例 1】 (多选)下列叙述中正确的是(
)
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
解析:根据热辐射的定义,A 正确;根据热辐射和黑体辐射的特点
答案:A
ε=hν=h
黑体温度的计算方法
知识链接
自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,
这种辐射因与温度有关,称为热辐射。热辐射具有如下特点:(1)辐射
的能量中包含各种波长的电磁波;(2)物体温度越高,单位时间从物体
表面单位面积上辐射的能量越大;(3)在辐射的总能量中,各种波长所
3.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非常接近,而在长波
部分与实验存在明显的差异(如图所示)。
辐射强度与波长的关系
(2)瑞利公式解释:1900 年,英国物理学家瑞利从经典电磁理论
出发推导出一个公式,其预测结果如图所示,在长波部分与实验吻合,
17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。上午1时44分35秒上午1时44分01:44:3521.8.30
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
2.黑体辐射实验规律的理论解释
人教版高中物理《能量量子化》优秀PPT课件
人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？ 1918年他荣获诺贝尔物理学奖。 黑体辐射实验是物理学晴朗天空中 高温物体发出的是紫外光
由于分子热运动导致物体辐射电磁波 加热一物体 物体的温度恒定时
这时得到的辐射称为平衡热辐射 人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终 之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。 Thomson发现了电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子(photoelectron)，相应的效应 叫做光电效应。 任何物体任何温度均存在热辐射 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程 相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, . 炽热物体发出的是可见光 他的墓碑上只刻着他的姓名和 这时得到的辐射称为平衡热辐射 固体在温度升高时颜色的变化
0123456 普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终 之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。
M(T)2cπ2heh/k3T1
h6.5 5 1 0 3J 4s
M.Planck 德国人 1858－1947
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入 的观念深感不安，只是在经过十多年的努力 证明任何复归于经典物理的企图都以失败而 告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反 映了新理论的本质。
由于分子热运动导致物体辐射电磁波 加热一物体 物体的温度恒定时
这时得到的辐射称为平衡热辐射 人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终 之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。 Thomson发现了电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子(photoelectron)，相应的效应 叫做光电效应。 任何物体任何温度均存在热辐射 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程 相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, . 炽热物体发出的是可见光 他的墓碑上只刻着他的姓名和 这时得到的辐射称为平衡热辐射 固体在温度升高时颜色的变化
0123456 普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终 之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。
M(T)2cπ2heh/k3T1
h6.5 5 1 0 3J 4s
M.Planck 德国人 1858－1947
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入 的观念深感不安，只是在经过十多年的努力 证明任何复归于经典物理的企图都以失败而 告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反 映了新理论的本质。
能量量子化 课件
度有关
二、紫外灾难
对于怎样解释黑体辐射的实验规律问题，在新的理论诞生 之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释．
德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强 度按波长分布的理论公式．结果发现理论与实验规律不符， 甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”．
三、普朗克能量量子化假说的理解
注意 物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态 “飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些 能量的任何一个中间状态．
1． (1)在火炉旁边有什么感觉？ (2)投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么 颜色？
点拨 (1)在火炉旁边会感到很热，这是因为火炉不断地向 外辐射能量．
(2)投在炉中的铁块一开始是黑色，过一会儿随着温度的升 高，铁块逐渐变为红色，这是因为同一物体热辐射的强度与 温度有关．
解析 根据公式 ν＝cλ和 ε＝hν 可知： 400 nm 对应的能量子 ε1＝hλc1＝6.63×10－34×430.00××1100－89 J＝4.97×10－19 J. 700 nm 对应的能量子 ε2＝hλc2＝6.63×10－34×730.00××1100－89 J＝2.84×10－19 J.
答案 AD
借题发挥 随着温度的升高，各种波长的辐射本领都在增加， 当黑体温度升高时，辐射本领最大值向短波方向移动，这是 黑体辐射的特点，熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键．
能量子的理解及ε＝hv的应用
【典例2】 光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400 nm～700 nm.求400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各 是多少？
2．
一座建设中的楼房还没有安装窗子，尽管室内已经粉刷， 如果从远处观察，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比， 你会发现什么？为什么？
二、紫外灾难
对于怎样解释黑体辐射的实验规律问题，在新的理论诞生 之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释．
德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强 度按波长分布的理论公式．结果发现理论与实验规律不符， 甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”．
三、普朗克能量量子化假说的理解
注意 物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态 “飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些 能量的任何一个中间状态．
1． (1)在火炉旁边有什么感觉？ (2)投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么 颜色？
点拨 (1)在火炉旁边会感到很热，这是因为火炉不断地向 外辐射能量．
(2)投在炉中的铁块一开始是黑色，过一会儿随着温度的升 高，铁块逐渐变为红色，这是因为同一物体热辐射的强度与 温度有关．
解析 根据公式 ν＝cλ和 ε＝hν 可知： 400 nm 对应的能量子 ε1＝hλc1＝6.63×10－34×430.00××1100－89 J＝4.97×10－19 J. 700 nm 对应的能量子 ε2＝hλc2＝6.63×10－34×730.00××1100－89 J＝2.84×10－19 J.
答案 AD
借题发挥 随着温度的升高，各种波长的辐射本领都在增加， 当黑体温度升高时，辐射本领最大值向短波方向移动，这是 黑体辐射的特点，熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键．
能量子的理解及ε＝hv的应用
【典例2】 光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400 nm～700 nm.求400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各 是多少？
2．
一座建设中的楼房还没有安装窗子，尽管室内已经粉刷， 如果从远处观察，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比， 你会发现什么？为什么？
能量量子化(精华版)
能量量子化(精华版)
目
CONTENCT
录
• 引言 • 能量量子化的基本概念 • 能量量子化的物理意义 • 能量量子化的应用 • 结论
01
引言
什么是能量量子化
• 能量量子化是物理学中的一个概念，指的是能量不能连续取值，而只能以离散的、不可分割的单位存在。在微观世界中， 能量是以“量子”为单位进行传递和变化的。
02
能量量子化的基本概念
能量的离散性
能量不能连续取值
在量子力学中，能量只能以离散的能量子形式被吸 收或发射，不能连续地取值。
能量子具有确定大小
每个能量子的大小与特定的物理量相关，如光子的 能量与其频率成正比。
离散能量是物理实在
能量量子化是物理系统固有的性质，是微观粒子交 互作用的本质特征。
能量子
量子化与连续性的对比
量子化与经典物理学的区别
经典物理学中，物理量可以连续变化，而量子力学中物理量只能 以离散的量子化方式变化。
量子化带来的新现象
量子化导致了如干涉、衍射、隧道效应等新现象的出现，这些现象 不能用经典物理学解释。
量子化对物理世界的影响
量子化改变了我们对物理世界的认识，使得微观粒子行为变得奇特 且难以预测，只有通过量子力学才能准确描述。
在现代科技中的应用
量子计算机
利用量子力学的特性，量子计算 机能够进行并行计算，处理大量 数据，加速某些类型的问题解决
速度。
量子密码学
基于量子力学的特性，量子密码 学能够提供更安全的加密和解密 方法，保护信息不被窃取或篡改。
量子传感器
利用量子力学原理，量子传感器 能够更精确地测量物理量，如磁
场、温度和压力等。
能量量子化的重要性
目
CONTENCT
录
• 引言 • 能量量子化的基本概念 • 能量量子化的物理意义 • 能量量子化的应用 • 结论
01
引言
什么是能量量子化
• 能量量子化是物理学中的一个概念，指的是能量不能连续取值，而只能以离散的、不可分割的单位存在。在微观世界中， 能量是以“量子”为单位进行传递和变化的。
02
能量量子化的基本概念
能量的离散性
能量不能连续取值
在量子力学中，能量只能以离散的能量子形式被吸 收或发射，不能连续地取值。
能量子具有确定大小
每个能量子的大小与特定的物理量相关，如光子的 能量与其频率成正比。
离散能量是物理实在
能量量子化是物理系统固有的性质，是微观粒子交 互作用的本质特征。
能量子
量子化与连续性的对比
量子化与经典物理学的区别
经典物理学中，物理量可以连续变化，而量子力学中物理量只能 以离散的量子化方式变化。
量子化带来的新现象
量子化导致了如干涉、衍射、隧道效应等新现象的出现，这些现象 不能用经典物理学解释。
量子化对物理世界的影响
量子化改变了我们对物理世界的认识，使得微观粒子行为变得奇特 且难以预测，只有通过量子力学才能准确描述。
在现代科技中的应用
量子计算机
利用量子力学的特性，量子计算 机能够进行并行计算，处理大量 数据，加速某些类型的问题解决
速度。
量子密码学
基于量子力学的特性，量子密码 学能够提供更安全的加密和解密 方法，保护信息不被窃取或篡改。
量子传感器
利用量子力学原理，量子传感器 能够更精确地测量物理量，如磁
场、温度和压力等。
能量量子化的重要性
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答案 4.97×10－19 J 2.84×10－19 J
【例 3】 小灯泡的功率 P＝1 W，设其发出的光向四周均匀 辐射，平均波长 λ＝10－6m，求在距离 d＝1.0×104 m 处，每 秒钟落在垂直于光线方向、面积为 1 cm2 的球面上的光子数 是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
二、黑体辐射的实验规律 [要点提炼] 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.如图 1 所示.
图1
2.对黑体辐射的解释：维恩公式在短波区与实验非常接近，在 长波区则与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验基本一 致，但在短波区与实验严重不符.由于波长很小的辐射处在 紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理 学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”.
能量量子化
1.黑体与黑体辐射 (1)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. (2)黑体：指能够 完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发 生反射的物体. (3)黑体辐射的实验规律 ①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 增加 ； ②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.
2.能量子 (1)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 叫做能量子. (2)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. (3)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，或说微观 粒子的能量是 分立 的.
解析 每秒钟小灯泡发出的能量为 E＝Pt＝1 J 1 个光子的能量： ε＝hν＝hλc＝6.63×101－03－4× 6 3×108 J＝1.989×10－19 J 小灯泡每秒钟辐射的光子数： n＝Eε ＝1.989×1 10－19＝5×1018(个)
【例 3】 小灯泡的功率 P＝1 W，设其发出的光向四周均匀 辐射，平均波长 λ＝10－6m，求在距离 d＝1.0×104 m 处，每 秒钟落在垂直于光线方向、面积为 1 cm2 的球面上的光子数 是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
二、黑体辐射的实验规律 [要点提炼] 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.如图 1 所示.
图1
2.对黑体辐射的解释：维恩公式在短波区与实验非常接近，在 长波区则与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验基本一 致，但在短波区与实验严重不符.由于波长很小的辐射处在 紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理 学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”.
能量量子化
1.黑体与黑体辐射 (1)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. (2)黑体：指能够 完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发 生反射的物体. (3)黑体辐射的实验规律 ①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 增加 ； ②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.
2.能量子 (1)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 叫做能量子. (2)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. (3)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，或说微观 粒子的能量是 分立 的.
解析 每秒钟小灯泡发出的能量为 E＝Pt＝1 J 1 个光子的能量： ε＝hν＝hλc＝6.63×101－03－4× 6 3×108 J＝1.989×10－19 J 小灯泡每秒钟辐射的光子数： n＝Eε ＝1.989×1 10－19＝5×1018(个)
13.5能量量子化人教版(教材)高中物理必修第三册优秀课件
答案:不可以取任意值.因为光量子的能量不是连续的,而是 一份一份的.
2.普朗克常量为h,每个波长为λ的激光光量子的能量是多少? 真空中的光速为c,如果激光发射功率为P,那么每秒发射多少 个光量子?
3.原子由高能量状态跃迁到低能量状态时,释放出的光子的 频率可以是任意值吗?
答案:不可以.因为各能级是分立的,放出的光子的能量也是 分立的,由E=hν可知,原子跃迁时释放出的光子的频率也是 一系列分立的值.
论。
组成的, 频率为ν的光的能量子为 hν ,这些能量子后来被叫 12.《离骚》中用大鸟和小鸟不合群来比喻说明自己绝不随波逐流的两句：鸷鸟之不群兮，自前世而固然。
（三）大堰河在流尽了她的乳汁之后，又开始劳动了，流她的血汗。大家自读第七节，思考：大堰河从事着这样又苦、又脏、又累的活儿，为什么 始终含着笑呢？
3.什么是黑体?黑体能反射或辐射电磁波吗?
答案: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,这种物体就是黑体.黑体不能反射电磁波, 但是可以向外辐射电磁波. 4.煤烟(如图)很接近黑体,其吸收率为99%,即投射 到煤烟的辐射能量几乎全部被吸收.一定量的煤 烟在阳光下照射,它的温度是否会一直上升(不考 虑与空气的热交换)? 答案:不会.煤烟吸收能量的同时还伴随着能量的辐射,最终 将趋于平衡,之后温度不再升高.
本文从荆轲将入秦作准备工作写起，接着写他在太子丹的催促下启程赴秦，及至到秦国后巧用“打开关节”的办法“拜见”秦王，最后记叙了刺秦王的壮
常量,其值为h= 6.626 070 15×10 J·s . 烈举动及其惊心动魄的场面。对这一复杂的事件，作者不但写得精彩、生动，而且文字十分洗练，有很强的感染力。
3、大堰河——我的保姆·教案
【典例2】人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收波长为
2.普朗克常量为h,每个波长为λ的激光光量子的能量是多少? 真空中的光速为c,如果激光发射功率为P,那么每秒发射多少 个光量子?
3.原子由高能量状态跃迁到低能量状态时,释放出的光子的 频率可以是任意值吗?
答案:不可以.因为各能级是分立的,放出的光子的能量也是 分立的,由E=hν可知,原子跃迁时释放出的光子的频率也是 一系列分立的值.
论。
组成的, 频率为ν的光的能量子为 hν ,这些能量子后来被叫 12.《离骚》中用大鸟和小鸟不合群来比喻说明自己绝不随波逐流的两句：鸷鸟之不群兮，自前世而固然。
（三）大堰河在流尽了她的乳汁之后，又开始劳动了，流她的血汗。大家自读第七节，思考：大堰河从事着这样又苦、又脏、又累的活儿，为什么 始终含着笑呢？
3.什么是黑体?黑体能反射或辐射电磁波吗?
答案: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,这种物体就是黑体.黑体不能反射电磁波, 但是可以向外辐射电磁波. 4.煤烟(如图)很接近黑体,其吸收率为99%,即投射 到煤烟的辐射能量几乎全部被吸收.一定量的煤 烟在阳光下照射,它的温度是否会一直上升(不考 虑与空气的热交换)? 答案:不会.煤烟吸收能量的同时还伴随着能量的辐射,最终 将趋于平衡,之后温度不再升高.
本文从荆轲将入秦作准备工作写起，接着写他在太子丹的催促下启程赴秦，及至到秦国后巧用“打开关节”的办法“拜见”秦王，最后记叙了刺秦王的壮
常量,其值为h= 6.626 070 15×10 J·s . 烈举动及其惊心动魄的场面。对这一复杂的事件，作者不但写得精彩、生动，而且文字十分洗练，有很强的感染力。
3、大堰河——我的保姆·教案
【典例2】人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收波长为
能量量子化
总结提升
热辐射特点
吸收、反射的特点
辐射电磁波的情况与温度有 既吸收又反射，其能力与材
一般物体 关，与材料的种类、表面状 料的种类及入射波的波长等
况有关
因素有关
黑体
辐射电磁波的强弱按波长的 完全吸收各种入射电磁波， 分布只与黑体的温度有关 不反射
能量子
观察与思考
为了得出同实验相符的黑体辐射公式， 德国物理学家普朗克做了多种尝试，进 行了激烈的思想斗争。
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
黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，并且不会有任何的反射， 但黑体不一定是黑色的，故A错误； 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表 面状况无关，故C错误，B正确； 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，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电 磁波，因此空腔成了一个黑体，故D正确。
能量量子化
第十三章 电磁感应与电磁波初步
1 了解热辐射和黑体的概念。
2 初步了解微观世界的量子化特征，知道 普朗克常量。
3 了解原子的能级结构。
引入新课
为什么会有这样的变化呢？
热辐射
观察与思考
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，所以叫作热辐射。 (2)特点：当温度升高时，热辐射中波长较短的电磁波的成分越来越强。
A.原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可
以连续变化
B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子
√C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个
能级之差
√D.由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射
人教版高中物理选修3-5：能量量子化课件
《波粒二象性》 之
《能量量子化》
高中物理选修3-5
（1831〜1879，出生于苏格兰爱丁堡，英国 物理学家、数学家，经典电磁学理论的创始 人 ，预言了电磁波的存在）
（1857－1894，德国物理学家，于1886年首 先证实了电磁波的存在，故频率的国际单位制 单位赫兹以他的名字命名。）
固体在温度升高 时颜色的变化：
(T )
2πh c2
3
eh / kT
1
实验值
普朗克
h=6.626×10-34J·s， 后人称之为普朗克 常量.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ (μ m)
能量对比
宏观 微观 经典 量子
维恩公式
瑞利
金斯
（1842-1919， 英国物理学家）
（1877-1946， 英国物理学家）
普朗克理论 :
在发射和吸收能量的时一份的（分立的）。
能量是h 的整数倍。
M.Planck
德国物理学家
1858－1947
h 能量子：
hc
e0(,T )
M
800K
1000K
1200K 1400K
黑体 模型
黑体辐射的实验规律
辐射强度
λ 0 1 2 3 4 5 6 (μm)
物理学的“两朵乌云”之一
两种 维恩公式: 短波适合;长波不符合 理论: 瑞利-金斯公式: 长波适合;短波荒唐 紫外灾难
M 0 (,T )
实验
瑞利-金斯公式
维恩
（1864-1928， 德国物理学家 ）
《能量量子化》
高中物理选修3-5
（1831〜1879，出生于苏格兰爱丁堡，英国 物理学家、数学家，经典电磁学理论的创始 人 ，预言了电磁波的存在）
（1857－1894，德国物理学家，于1886年首 先证实了电磁波的存在，故频率的国际单位制 单位赫兹以他的名字命名。）
固体在温度升高 时颜色的变化：
(T )
2πh c2
3
eh / kT
1
实验值
普朗克
h=6.626×10-34J·s， 后人称之为普朗克 常量.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ (μ m)
能量对比
宏观 微观 经典 量子
维恩公式
瑞利
金斯
（1842-1919， 英国物理学家）
（1877-1946， 英国物理学家）
普朗克理论 :
在发射和吸收能量的时一份的（分立的）。
能量是h 的整数倍。
M.Planck
德国物理学家
1858－1947
h 能量子：
hc
e0(,T )
M
800K
1000K
1200K 1400K
黑体 模型
黑体辐射的实验规律
辐射强度
λ 0 1 2 3 4 5 6 (μm)
物理学的“两朵乌云”之一
两种 维恩公式: 短波适合;长波不符合 理论: 瑞利-金斯公式: 长波适合;短波荒唐 紫外灾难
M 0 (,T )
实验
瑞利-金斯公式
维恩
（1864-1928， 德国物理学家 ）
《能量量子化》PPT优质课件
(√ )
2．所谓黑体是指能全部吸收入射的电磁波而不发生反射的物
体。显然，自然界不存在真正的黑体，但许多物体在某些波段上可
近似地看成黑体。如图所示，用不透明的材料制成的带小孔的空腔，
可近似地看作黑体。这是利用了
(
)
A．控制变量法
B．比值法
C．类比法
D．理想化方法
D
[黑体实际上是一种物理模型，把实际物体近似看作黑体，
在室温下，辐射的主要成
分是波长较长的电磁波
在电磁波
2.温度升高，辐射强度增大，同时辐射电磁波的频率和波长也在变化。
热辐射
1.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,所以叫热辐射。
2.辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。当温度升高时,
物理学家只要做一些零碎的修补工
作就行了。
但是，在物理学晴朗天空的远处
，还有两朵令人不安的乌云。
威廉·汤姆孙开尔文
引入
后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴
，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。
量子论
相对论
热辐射
在炉火旁边有什么感觉？
冬天会感觉到很暖和，
因为炉火在辐射能量
热辐射现象：一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物
(2)能量子公式: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)。
(3)能量量子化:在微观世界中能量不能连续变化,只能取分立值,这种现象叫
能量量子化。
能量子
2.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
13.5能量量子化—【新教材】人教版(2019)人教版高中物理必修第三册课件
知道能量子和普朗克常量。
利用它可获得能量为2 400 J、波长λ为0.35 μm的紫外激光,已知普朗 我国的神光“Ⅱ”装置是国际上为数不多的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2 400 J、波长λ为0.
一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
能量子与电磁波的频率成正比
克常量h=6.63×10 J·s,则该紫外激光所含光子数为多少个?(保留2位 定义:原子的能量是量子化的,这些量子化的能量值叫作_____。
答案:4.2×1021个 (3)处于高能级的原子,自发地向低能级跃迁时_____光子,原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量,等于前后两个能级之___。
能量子公式:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量。
(2)把原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫作_____。
(3)处于高能级的原子,自发地向低能级跃迁时_____光子,原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量,普朗克常量。
-34
知道能量子和普朗克常量。
氢 原子光谱：分立的线状谱
有效数字) 最后他不得不承认：微观世界的某些规律在我们宏观世界看来可能非常奇怪。
热辐射规律：温度越高，热辐射中波长较短的成分越强
(1)定义: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。
一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
答案:BC
三、能级
氢 原子光谱：分立的线状谱
1.定义:原子的能量是量子化的,这些量子化的能量值叫作_能__级__。
一切物体都在辐射电磁波 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 一切物体均在不停地辐射红外线
2.能级跃迁: 振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε
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。 (3)处于高能级的原子,自发地向低能级跃迁时_____光子,原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量,等于前后两个能级之___。
人教版高中物理课件-能量量子化
2.燈向外輻射的能量是最小能量的整數倍.那麼紅 光的最小能量比紫光的最小能量大還是小?
3.在白天,對面樓房的窗戶看上去是黑色的,而外牆 面是亮的.為什麼?
4.光源發出的光能是一份一份的,那麼每份光能是怎 樣傳到你的眼睛裏呢?是均勻分佈在兩只眼睛裏？還 是每份只傳給一只眼睛上的某一處呢? 請你與同桌討論一下,說說你的猜想.
1500K 1300K 1100K
2. 黑體輻射實驗規律
能全部吸收各種波長的輻射能而不發生反射，
折射和透射的物體稱為絕對黑體。簡稱黑體
不透明的材料製成帶小孔的的空腔,可近似看作 黑體。
研究黑體輻射的規 律是瞭解一般物體熱 輻射性質的基礎。
黑體模型
黑體模型 空腔上的小孔 煉鋼爐上的小洞
向遠處觀察打開 的窗子
再過12個月，維爾茲堡(Wurzberg)的一位著名 希臘文學教授就要喜滋滋地看著他的寶貝兒子小海 森堡(Werner Karl Heisenberg)呱呱墜地。
以上人物都將在我們的課文中出現.請同學們 記住他們的名字.
課堂練習
1.請你填空:在做全國人口普查時我們關心的是:現 在全國有幾___人, 班級小組長在數人數時常用:一 ___,兩___;等.
每份能量為: E=hν h 6.6261034 J s
問題: 既然燈向外輻射的光能是分立的，一 份份的。 為何我們看不到燈的亮度發生變化？
結論：
1。在宏觀尺度內研究物體的運動時我們可以認為： 物體的運動是連續的,能量變化是連續的,不必考慮 量子化 2。在研究微觀粒子時必需考慮能量量子化
看下列一組照片能否給你一點啟發
黑體輻射(一)
1.熱輻射: 實驗:加熱鐵 一般物體輻射能量與T,λ有
關;還與材料.表面積有關,
3.在白天,對面樓房的窗戶看上去是黑色的,而外牆 面是亮的.為什麼?
4.光源發出的光能是一份一份的,那麼每份光能是怎 樣傳到你的眼睛裏呢?是均勻分佈在兩只眼睛裏？還 是每份只傳給一只眼睛上的某一處呢? 請你與同桌討論一下,說說你的猜想.
1500K 1300K 1100K
2. 黑體輻射實驗規律
能全部吸收各種波長的輻射能而不發生反射，
折射和透射的物體稱為絕對黑體。簡稱黑體
不透明的材料製成帶小孔的的空腔,可近似看作 黑體。
研究黑體輻射的規 律是瞭解一般物體熱 輻射性質的基礎。
黑體模型
黑體模型 空腔上的小孔 煉鋼爐上的小洞
向遠處觀察打開 的窗子
再過12個月，維爾茲堡(Wurzberg)的一位著名 希臘文學教授就要喜滋滋地看著他的寶貝兒子小海 森堡(Werner Karl Heisenberg)呱呱墜地。
以上人物都將在我們的課文中出現.請同學們 記住他們的名字.
課堂練習
1.請你填空:在做全國人口普查時我們關心的是:現 在全國有幾___人, 班級小組長在數人數時常用:一 ___,兩___;等.
每份能量為: E=hν h 6.6261034 J s
問題: 既然燈向外輻射的光能是分立的，一 份份的。 為何我們看不到燈的亮度發生變化？
結論：
1。在宏觀尺度內研究物體的運動時我們可以認為： 物體的運動是連續的,能量變化是連續的,不必考慮 量子化 2。在研究微觀粒子時必需考慮能量量子化
看下列一組照片能否給你一點啟發
黑體輻射(一)
1.熱輻射: 實驗:加熱鐵 一般物體輻射能量與T,λ有
關;還與材料.表面積有關,
能量量子化 课件
黑体辐射公式：
1900年10月19日，普朗克在德国物理学会 会议上提出一个黑体辐射公式
Mν (T) =
2πh c2
ν3 e hν/kT
-1
h = 6.55 ×10-34 J gs
M.Planck 德国人 1858－1947
五、普朗克能量子理论成功解释黑体辐射
M ,T 实验值
瑞
紫
利
外 灾
【例1】下列叙述正确的是（ACD ） 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．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
【例2】炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的温度，这是根据什 么道理?
[答案] 根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，热辐射中较短波长的成分越 来越强，可见光所占份额增大，温度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的 光，为橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光的颜色大致估计炉 内的温度
三、黑体辐射的实验规律
3.经典物理学所遇到的困难
解释实验曲线——一朵令人不安的乌云
M ,T 实验值
瑞
紫
利
外 灾
金 斯
难线
--
1)维恩的半经验公式： 短波符合;长波不符合 2)瑞利----金斯公式： 长波符合;短波荒唐
----紫外灾难
维恩线 0 1 2 3 4 5 67 8
/μm
四、能量子：超越牛顿的发现
金 斯
难线
--
维恩线
普朗克
0 1 2 3 4 5 67 8
/μm
黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前，紫外灾难的疑点找到了， 为人类解决了一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰，但真理与谬误之争就 此平息了吗？
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2πh 3
M (T ) c2 eh kT 1
h = 6.62610 ─34 J·s
维恩线 普朗克 0123 4
5 67
8
λ/μm
13
爱
普
因
朗
斯
克
坦
14
Planck 抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐 射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物 体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新 观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理 学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观 领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年 他荣获诺贝尔物理学奖。
根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，热辐 射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，温 度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为 橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内 光的颜色大致估计炉内的温度。
17
3. 对应于3.4×l0 ─19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波 长各是多少？它是什么颜色？
1400 K
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。
2. 原因：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个
分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率做
无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁
场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。
3
3. 特点：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度 升高，电磁波的短波成分增加。
微粒，它们的能量是某一最小能量 的整数倍：E = nε n = 1，2，…
能 量
经典 量子
2. ε 叫能量子，简称量子，n 为量子数，它只取正整数 — 能
量量子化；
3. 谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；
4. 对于频率为 ν 的谐振子，最小能量为：ε = hν
h = 6.62610 ─34 J·s — 普朗克常量
.
11
黑体辐射公式
1900 年 10 月19 日，普朗克在 德国物理学会会议上提出一个黑体 辐射公式
2πh 3
M (T ) c2 eh kT 1
h = 6.62610 ─34 J·s
M.Planck 德国人 1858 －1947
12
M ,T 实验值
瑞
紫
利
─
外
灾 难
金 斯 线
6
1. 黑体是个理想化的模型。 例：开孔的空腔，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。
7
研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础 1. 测量黑体辐射的实验原理图
向外发射的电磁波能量 = 从外界吸收的能量
4
一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内 已经粉刷，如果从远处看窗内，你会发现什么？ 为什么？
向远处观察打开的窗子近似黑色
5
不透明材料 制成的带小孔的空腔
空腔上的小孔
物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。
如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完 全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称 黑体。
1
在火炉旁边有什么感觉？ 投在炉中的铁块开始是什么颜色？过一会有是什么颜色？
加热铁
2
1. 概念：固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波长的电 磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波 的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
800 K
1000 K
1200 K
加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的 黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
T
T
空腔
平行光管
三棱镜
8
2. 辐射强度 单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的
总辐射能，称为辐射强度。
特点：随温度的升高 ①各种波长的辐射强度都在
增加； ②绝对黑体的温度升高时，
辐射强度的最大值向短 波方向移动。
注意： 激光、日光灯发光不是热辐射。
4. 热辐射的主要成分：室温时，波长较长的电磁波；高 温时，波长较短的电磁波。
直觉: 低温物体发出的是红外光；
炽热物体发出的是可见光；
高温物体发出的是紫外光。
5. 热平衡状态：物体的温度恒定时，物体所吸收的能量 等于在同一时间内辐射的能量，这时得到的辐射称为平 衡热辐射。
9
3. 经典物理学所遇到的困难
解释实验曲线 ── 一朵令人不安的乌云
M ,T 实验值
瑞
紫利─来自外灾 难金 斯 线
1) 维恩的半经验公式： 短波符合，长波不符合 2) 瑞利 ─ 金斯公式： 长波符合，短波荒唐
── 紫外灾难
维恩线 0 1 2 3 4 5 67 8
/μm
10
普朗克能量子假说 1. 辐射物体中包含大量振动着的带电
死后他的墓碑上只刻着他的姓名和
h = 6.62610 ─34 J·s
15
1. 下列叙述正确的是 ( ACD )
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. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温
度有关 D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
16
2. 炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉 内的温度，这是根据什么道理?
解：根据公式 ε = hν 和 ν = c/λ 得 ν = ε/h = 5.13×1014 Hz λ = c/ν = 5.85×10 ─ 7 m 5.13×10 ─ 14 Hz 的频率属于黄光的频率范围，它是黄光， 其波长为 5.85×l0─7 m。
18
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