能量量子化ppt(人教版)PPT课件
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课件2：13.5 能量量子化
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
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
人教版高中物理选修3-517.1能量量子化(共37张PPT)
震动着的带电微粒的能量是某一最小能量的整数倍。
这个不可再分的最小能量值ε叫能量子，简称量子。 n为正整数，称为量子数。
能量子——超越牛顿的发现
能量子假说 带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能量值为单位 一份一份地辐射和吸收的。
在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分 立的，这种现象叫能量的量子化。
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
那么黑体辐射实验具有什么样的规律呢？
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
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
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
黑体
知道科学史上的两朵乌云
知道什么是热辐射 知道什么是黑体
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
那么，在研究物体的热辐射时，应如何避免反射电磁波的影响？
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
一座建设中的楼房还没安装窗子，但室内墙已经粉刷。从远处看， 将室内墙与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？ 发现室内墙是黑的，因为没有光 反射出来或反射出来的光比较弱
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
这个不可再分的最小能量值ε叫能量子，简称量子。 n为正整数，称为量子数。
能量子——超越牛顿的发现
能量子假说 带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能量值为单位 一份一份地辐射和吸收的。
在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分 立的，这种现象叫能量的量子化。
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
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那么黑体辐射实验具有什么样的规律呢？
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
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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
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
黑体
知道科学史上的两朵乌云
知道什么是热辐射 知道什么是黑体
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
那么，在研究物体的热辐射时，应如何避免反射电磁波的影响？
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
一座建设中的楼房还没安装窗子，但室内墙已经粉刷。从远处看， 将室内墙与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？ 发现室内墙是黑的，因为没有光 反射出来或反射出来的光比较弱
人教版高中物理选修3-517.1能量量子 化(共3 7张PPT )
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
能量量子化课件
(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”．
高二下学期物理人教版选修3-5课件：14.5电磁波谱17.1能量量子化
（1）振动着的带电微粒的能量是某一最小能量的整数倍。
E=nε（n=1,2……）
n为正整数，称为量子数。 ε：能量子，简称量子
（2）带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能量 值为单位一份一份地辐射和吸收的。
（3）对于频率为ν的电磁波 ε=hν
普朗克常量h=6.626×10-34J·s
比喻：电磁波就好象是机关枪发射子弹，子弹是一颗一颗 向前运动的，每一颗子弹就好象是一份电磁波。
二、电磁波谱的分类及应用
3.可见光（visible light）
• 能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光，如：红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫各色光。
• 在电磁波中是一个很窄的波段，（波长为700nm～400nm）。 • 观察物体，照像等等，都是可见光的应用。
二、电磁波谱的分类及应用
问题：天空为什么是亮的？
量子究竟是什么？
一、黑体（blackbody）
热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。 • 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。
热辐射的特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所
不同。
投在炉中的铁块
• 实验表明，对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有 关外，还与材料的种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强 度按波长的分布只与黑体的温度有关，因而反映了某种具有普遍 意义的客观规律。于是，在研究热辐射的规律时，人们特别注意 对黑体辐射（blackbodyradiation）的研究。
三、能量子（energy quantum）能量子假说
四、电磁波的能量
电磁波有能量。电 磁波是一种物质存 在的形式。 例：微波炉，食物 增加的能量是微波 给的。
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 ）
新教材高中物理第13章电磁感应与电磁波初步5能量量子化课件新人教版必修第三册
A．2×1015 C．2×1017
B．2×1016 D．2×1023
(C)
解析：设离灯10 m远处每平方米面积上每秒灯照射的能量为E0，则 有E0＝41π0R02；设穿过的光子数为n，则有：nhcλ＝E0；解得：n＝Eh0cλ，代 入数据，得：n≈2.4×10
C．7.0×10－10 W
D．1.2×10－18 W
思路引导：解决此类题目的关键是熟练掌握ε＝hν和c＝λν及E＝Pt＝ nε等关系式。
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到 最小功率为
P＝6htλc＝6×6.63×531001×－341×0－39×108W≈ 2.3×10－18 W。
第十三章 电磁感应与电磁波初步
5．能量量子化
目标体系构建 课前预习反馈 课内互动探究 核心素养提升 课堂达标检测
目标体系构建
【学习目标】
1．知道热辐射、黑体辐射的概念。 2．了解普朗克的能量子假设和爱因斯坦的光子假设。 3．了解原子能级及能级跃迁规律。
【思维脉络】
课前预习反馈
知识点 1 热辐射
射认识，下列说法中正确的是
( B)
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．温度越高，物体辐射的电磁波越强
C．辐射电磁波的情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状
况无关
D． 常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
解析：一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电 磁波越强，A错误，B正确；辐射电磁波的情况与物体的温度有关，与材 料种类及表面状况也有关，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光 的颜色，D错误。
解析：一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的 红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小 和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行 动。故只有B项正确。
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___。
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？
17.1《能量量子化》课件
T T
空 腔
平行光 管
三棱 镜
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。
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
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
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 例如：铁块 温度
1000 K
1200 K
1400 K
实验值 紫 外 灾 难 瑞 利 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 6 7 8
/μm
普朗克能量子假说 1. 辐射物体中包含大量振动着的带电 微粒，它们的能量是某一最小能量 能 量
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。
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 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。
J·s
维恩线 0 1 普朗克 2 3 4 5 6 7 8 λ/μm
高中物理优质课件【电磁波的发现及应用 能量量子化】
定的磁场
定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生 不均匀变化的磁场在周围空间产生
变化的磁场
变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
人教物理 必修第三册
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2.对电磁场的理解 (1)电磁场的产生：振荡电场产生同频率的振荡磁场，振荡磁场产生同 频率的振荡电场，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场 一环套一环，如图所示。
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解析：教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器用的是振荡电 流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场(磁 场)不会产生磁场(电场)，故选项C错误；电磁波在传播过程中，电场方 向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确。
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二 电磁波及其应用 1．电磁波：__变__化____的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周 围传播，空间就存在电磁波。 2．电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言电磁波的速 度等于__光__速____。 3．电磁波的实验证实：___赫__兹___通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦 克斯韦的电磁场理论。
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4．电磁波谱 (1)电磁波的波长、频率、波速的关系：c＝___λ_f____。 (2)在真空中，电磁波的速度c＝_3_._0_×__1_0_8_ m/s。 (3)按电磁波的__波__长____或___频__率___大小的顺序把它们排列起来就是电
磁波谱。 (4) 电 磁 波 谱 的 排 列 ： 按 波 长 由 长 到 短 依 次 为 _无__线__电__波___ 、 红 外 线 、 _可__见__光___、紫外线、X射线、__γ_射__线___。
能量量子化 课件
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
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例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色 这种与温度有关的辐射 称为热辐射 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程
2. 对热辐射的初步认识
任何物体任何温度均存在热辐射
温度 发射的能量 电磁波的短波成分
如一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
昏黄色
贼亮 刺眼
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 注意： 热辐射与温度有关 激光 日光灯发光不是热辐射
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文 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-也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈 只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点 后面在加几位罢了！
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：
第一节
能量量子化：物理学的 新纪元
19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都 取得了很大的成功：在机械运动方面不 用说，在分子物理方面，成功地解释了 温度、压强、气体的内能。在电磁学方 面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、 声----等都遵循的规律---能量转化与守恒 定律。当时许多物理学家都沉醉于这些 成绩和胜利之中。他们认为物理学已经 发展到头了。
二、平衡热辐射 加热一物体 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
2. 黑体辐射实验规律
能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，
折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体
不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作 黑体。
研究黑体辐射的规 律是了解一般物体热 辐射性质的基础。
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
3.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。但 是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状 态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可 具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为
黑体模型
黑体模型 空腔上的小孔 炼钢炉上的小洞
向远处观察打开 的窗子 近似黑体
形体平 状的衡 无温态 关度时
,
与 构
黑 体
成辐
黑 体
射 只
的依
材 料
赖 于
物
实验装置 TT
平行光管 三棱镜
e0(,T)
实验结果
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
黑体辐射实验是人不安的乌云。
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令 人不安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？
一朵与黑体辐射有关，
另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而, 事隔不到一年(1900年底)，就从第 一朵乌云中降生了量子论，紧接着
(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。 经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学 发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓 “山重水复疑无路, 柳暗花明又一村
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。
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h6 .62 16 3 0 焦 4 秒
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？
演讲完毕，谢谢观看！
Thank you for reading! In order to facilitate learning and use, the content of this document can be modified, adjusted and printed at will after downloading. Welcome to download!
黑体与 黑体辐射
1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长 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
800K
1000K
1200K
1400K
一、 热辐射及其特点 1. 热辐射
由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时 辐射的波长分布不同
能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε,
... nε. n为正整数，称为量子数。
对于频率为ν的谐振子最小能量为
能量
h
经典 量子
e0(,T)
实验值
普朗克
1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
普朗克的能量子假说和黑体辐射公式
1.黑体辐射公式 1900.10.19 普朗克在德国 物理学会会议上提出一个 黑体辐射公式
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
2020年10月2日
20
2. 对热辐射的初步认识
任何物体任何温度均存在热辐射
温度 发射的能量 电磁波的短波成分
如一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
昏黄色
贼亮 刺眼
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 注意： 热辐射与温度有关 激光 日光灯发光不是热辐射
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文 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-也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈 只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点 后面在加几位罢了！
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：
第一节
能量量子化：物理学的 新纪元
19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都 取得了很大的成功：在机械运动方面不 用说，在分子物理方面，成功地解释了 温度、压强、气体的内能。在电磁学方 面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、 声----等都遵循的规律---能量转化与守恒 定律。当时许多物理学家都沉醉于这些 成绩和胜利之中。他们认为物理学已经 发展到头了。
二、平衡热辐射 加热一物体 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
2. 黑体辐射实验规律
能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，
折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体
不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作 黑体。
研究黑体辐射的规 律是了解一般物体热 辐射性质的基础。
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
3.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。但 是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状 态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可 具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为
黑体模型
黑体模型 空腔上的小孔 炼钢炉上的小洞
向远处观察打开 的窗子 近似黑体
形体平 状的衡 无温态 关度时
,
与 构
黑 体
成辐
黑 体
射 只
的依
材 料
赖 于
物
实验装置 TT
平行光管 三棱镜
e0(,T)
实验结果
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
黑体辐射实验是人不安的乌云。
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令 人不安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？
一朵与黑体辐射有关，
另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而, 事隔不到一年(1900年底)，就从第 一朵乌云中降生了量子论，紧接着
(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。 经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学 发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓 “山重水复疑无路, 柳暗花明又一村
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。
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h6 .62 16 3 0 焦 4 秒
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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黑体与 黑体辐射
1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长 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
800K
1000K
1200K
1400K
一、 热辐射及其特点 1. 热辐射
由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时 辐射的波长分布不同
能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε,
... nε. n为正整数，称为量子数。
对于频率为ν的谐振子最小能量为
能量
h
经典 量子
e0(,T)
实验值
普朗克
1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
普朗克的能量子假说和黑体辐射公式
1.黑体辐射公式 1900.10.19 普朗克在德国 物理学会会议上提出一个 黑体辐射公式
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
2020年10月2日
20