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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
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5. 能量量子化
19世纪末，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
近的轨道上运动，这种定态叫基态。
3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。
4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃
迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，
这就是原子发光现象。
能量子的发展意义
首先便是我们所熟知的一切电子产品，
注意是一切电子产品，因为在电子产
它们的能量是某一最小能量的整数倍：E = nε n = 1，2，……
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 = hv
h = 6.62610 ─34 J·s — 普朗克常量
的偏差其导致的结果也是灾难性的，所以，
根据量子原理所组建的原子钟，完美的解
决了这个问题，最厉害的艳原子钟，即使
过了2000万年，其时间误差依然能保持在
1秒之内。
在军事领域上，量子力学可谓是大显
神威，无论是核武器的研究，又或者
是导弹系统的创建它都参与其中，甚
至连激光武器，都离不开量子力学。
激光武器之所以能被开发运用，其根
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”。
19世纪末，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
近的轨道上运动，这种定态叫基态。
3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。
4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃
迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，
这就是原子发光现象。
能量子的发展意义
首先便是我们所熟知的一切电子产品，
注意是一切电子产品，因为在电子产
它们的能量是某一最小能量的整数倍：E = nε n = 1，2，……
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 = hv
h = 6.62610 ─34 J·s — 普朗克常量
的偏差其导致的结果也是灾难性的，所以，
根据量子原理所组建的原子钟，完美的解
决了这个问题，最厉害的艳原子钟，即使
过了2000万年，其时间误差依然能保持在
1秒之内。
在军事领域上，量子力学可谓是大显
神威，无论是核武器的研究，又或者
是导弹系统的创建它都参与其中，甚
至连激光武器，都离不开量子力学。
激光武器之所以能被开发运用，其根
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”。
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”．
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3．(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的黑体谱相关的说法正确 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
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第5节 能量量子化
核心素养
物理观念
科学思维
科学探究
1.了解黑体辐射和能量子的概念。 1.了解黑体辐射、
2.了解黑体辐射的实验规律。 一般辐射的特点。1.探究黑体辐
3.知道能量子。 2.理解能量量子 射的实验规律。
4.了解能级、跃迁、能量量子化 化、轨道量子化，2.探究量子理
以及基态、激发态等概念。 初步了解量子理 论形成的原因。
小能量值ε叫作________。
2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为________常量
。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
3.能量的量子化：普朗克的假设认为微观粒子量的子能化量是________的， 或者说微观不粒连子续的(分能立量) 是________________的。爱因斯坦把能量子假 能量子 设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的，光光子本身就是由一个
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课堂小结
1.热辐射和辐射规律。 2.黑体及黑体辐射的理解。 3.普朗克的能量子假设和爱因斯坦的 光子假设。 4.能级和能级跃迁。
知识脉络
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当堂达标 固双基
高中物理选修课件能量量子化
03
玻尔原子模型与能级结构
卢瑟福原子模型问题
原子核式结构
卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原 子核式结构模型，认为原子中心有一 个带正电的原子核，电子绕核运动。
经典电磁理论困难
按照经典电磁理论，加速运动的电子 会辐射电磁波，导致原子能量不断减 少，电子轨道半径不断缩小，最终坍 缩到原子核上，这与实际情况不符。
高中物理选修课件能量量 子化
汇报人：XX 20XX-01辐射与光电效应 • 玻尔原子模型与能级结构 • 激光原理及应用 • 固体发光材料与器件 • 量子力学基础简介
01
能量量子化基本概念
能量量子化定义
能量量子化是指能量在微观领域中只 能以特定的、不连续的数值存在，即 能量是“一份一份”的，这种特定的 能量单位被称为能量子。
感谢您的观看
THANKS
观测中看不到对应的谱线。
04
激光原理及应用
激光产生条件与特点
产生条件
实现粒子数反转，满足阈值条件 和谐振腔条件。
特点
方向性好，亮度高，单色性好， 相干性好。
激光器种类及工作原理
气体激光器
利用气体作为工作物质，在电场 或光泵浦作用下实现粒子数反转 并产生激光。
半导体激光器
利用半导体材料中的电子空穴对 复合时释放的能量来产生激光。
对微观世界描述的影响
测不准关系的存在，使得我们无法精确地描述微观粒子的状态和行为，而只能 采用概率波函数来描述其出现的概率分布。这种描述方式与经典物理学的确定 性描述方式存在本质区别。
量子力学基本原理简介
原理一
态叠加原理。指微观粒子的状态可以由多个 基态的线性组合来描述，这种线性组合称为
态叠加。
原理二
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》PPT教学课件
11
[探究归纳] 1.黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些
可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔 。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。 2.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度 只与温度有关。
2.黑体 (1)定义：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 种物体就叫作黑体。 (2)黑体辐射特点：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。
4
[思考判断] (1)热辐射只能产生于高温物体。( × ) (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。( √ ) (3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( √ ) (4)黑体是一种客观存在的物质。( × )
26
27
目录
CONTENTS
28
第十三章 电磁感应与电磁波初 步
学习目标
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.
目3录.了解原子的能级结构.
CONTENTS
29
内容索引 目录NEIRONGSUOYIN
CONTENTS
30
知识梳理 重点探究 随堂演练
知识梳理 一、热辐射 1.概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的 温度 有关，所以 叫热辐射.
5.会计算原子跃迁时吸收或辐射 论。
光子的能量。
2
[观图助学]
知识点一 热辐射
晒太阳使身体变暖，是通过什么方式改变人体内能的？冬天在火炉旁烤手是通 过什么方式改变人体内能的？
3
1.热辐射 (1)定义：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：热辐射强度按波长的分布情况随物体的___温__度___不同而有所不同。
[探究归纳] 1.黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些
可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔 。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。 2.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度 只与温度有关。
2.黑体 (1)定义：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 种物体就叫作黑体。 (2)黑体辐射特点：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。
4
[思考判断] (1)热辐射只能产生于高温物体。( × ) (2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。( √ ) (3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( √ ) (4)黑体是一种客观存在的物质。( × )
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CONTENTS
28
第十三章 电磁感应与电磁波初 步
学习目标
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.
目3录.了解原子的能级结构.
CONTENTS
29
内容索引 目录NEIRONGSUOYIN
CONTENTS
30
知识梳理 重点探究 随堂演练
知识梳理 一、热辐射 1.概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的 温度 有关，所以 叫热辐射.
5.会计算原子跃迁时吸收或辐射 论。
光子的能量。
2
[观图助学]
知识点一 热辐射
晒太阳使身体变暖，是通过什么方式改变人体内能的？冬天在火炉旁烤手是通 过什么方式改变人体内能的？
3
1.热辐射 (1)定义：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：热辐射强度按波长的分布情况随物体的___温__度___不同而有所不同。
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)
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遗憾的是，普朗克虽然发现了能量子，但 他不能理解这一发现的意义，对自己的发现长 期惴惴不安。在发现能量子之后的长达１４年 时间，他总想退回到经典物理学的立场。他曾 在散步时对儿子说：“我现在做的事情，要么 毫无意义，要么可能成为牛顿以后物理学上最 大的发现。”
•
普朗克在做出量子假说时已年过四十。
解释会出现什么结果？
问题与结论 普朗克理论: 能量在发射和吸收的时候， 不是连续不断，而是分成一份一份的。能量是
h 的整数倍。
每份能量为: E=hν h 6.6261034 J s
问题: 既然灯向外辐射的光能是分立的，一 份份的。 为何我们看不到灯的亮度发生变化？ 结论：
1、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,能量变化是连续 的,不必考虑量子化
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
h = 6.626 ×10-34 焦 秒
【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
3ε， ... nε。n为正整数，称为量子数。
E nh (n 1,2,3)
能量
经典 量子
1900年12月14日普朗克在德国物 理学会上报告了自己的研究结果，他的 公式受到欢迎，但他的能量子假说，却 受到冷遇，当时没有人相信他的假说。
能量子假说的提出，给经典物理学打 开了一个缺口，为量子物理学安放了一 块奠基石，宣告量子物理学的诞生。
发现：随温度的升高
①各种波长的辐射强 度都在增加；
②辐射强度的最大值 向短波方向移动
能量量子化 课件
(1)随着温度的升高．各种波长的辐射强度都有增加； (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．
三、能量子
1．量子化假说 黑体的空腔壁是由大量振子(振动着的带电微粒)组成的，其能量 只能是某一最小能量值 ε 的整数倍，当振子辐射或吸收能量时，也是 以这个最小能量值为单位一份一份地进行． 2．能量子 (1)定义：不可再分的最小能量值 ε. (2)关系式：ε＝hν，式中 ν 是电磁波的频率，h 称普朗克常量，且 h＝6.626×10－34 J·s.
(2)量子化假说的实验证实 能量的量子化可以非常合理地解释某些电磁波的辐射与吸收现 象，在黑体辐射规律的解释中，普朗克公式与实验结果相比，发现它 与实验结果“令人满足地相符”．如图所示．
小圆代表实验值，曲线是根据普朗克的公式作出的排行．
(3)量子化现象 在宏观世界里，一个物理量的取值通常是连续的，但在微观世界 里，物理量的取值多是不连续的，只能取一些分立的值，物理量分立 取值的现象称量子化现象，量子化理论成为新物理学思想的基石之一． 特别提醒 能量子的能量值仅与电磁波的频率有关．
(2)黑体与一般物体的比较
热辐射特点
吸收、反射特点
一般 物体
辐射与温度有关，与表面状况 有关，温度越高，辐射电磁波 波长越短
既吸收，又反射，其能力与入 射波长有关，吸收能力强、反 射能力弱的较黑
黑体
辐射强度按波长的分布只与温 不反射，完全吸收各种入射电
度有关，与表面无关
磁波
(3)黑体模型
黑体只是一理想情况，如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一 个小孔，小孔表面就可以模拟黑体表面，如图所示．这是因为从外面 射来的辐射，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，才可能有 机会射出小孔．而在多次反射过程中，外面射来的辐射几乎全部被腔 壁吸收．
三、能量子
1．量子化假说 黑体的空腔壁是由大量振子(振动着的带电微粒)组成的，其能量 只能是某一最小能量值 ε 的整数倍，当振子辐射或吸收能量时，也是 以这个最小能量值为单位一份一份地进行． 2．能量子 (1)定义：不可再分的最小能量值 ε. (2)关系式：ε＝hν，式中 ν 是电磁波的频率，h 称普朗克常量，且 h＝6.626×10－34 J·s.
(2)量子化假说的实验证实 能量的量子化可以非常合理地解释某些电磁波的辐射与吸收现 象，在黑体辐射规律的解释中，普朗克公式与实验结果相比，发现它 与实验结果“令人满足地相符”．如图所示．
小圆代表实验值，曲线是根据普朗克的公式作出的排行．
(3)量子化现象 在宏观世界里，一个物理量的取值通常是连续的，但在微观世界 里，物理量的取值多是不连续的，只能取一些分立的值，物理量分立 取值的现象称量子化现象，量子化理论成为新物理学思想的基石之一． 特别提醒 能量子的能量值仅与电磁波的频率有关．
(2)黑体与一般物体的比较
热辐射特点
吸收、反射特点
一般 物体
辐射与温度有关，与表面状况 有关，温度越高，辐射电磁波 波长越短
既吸收，又反射，其能力与入 射波长有关，吸收能力强、反 射能力弱的较黑
黑体
辐射强度按波长的分布只与温 不反射，完全吸收各种入射电
度有关，与表面无关
磁波
(3)黑体模型
黑体只是一理想情况，如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一 个小孔，小孔表面就可以模拟黑体表面，如图所示．这是因为从外面 射来的辐射，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，才可能有 机会射出小孔．而在多次反射过程中，外面射来的辐射几乎全部被腔 壁吸收．
第十三章 5 《能量量子化》课件ppt
辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,B错误,C正确;根据黑
体的定义知D正确。
探究二
能量子
【情境导引】
普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识有什么不同?
要点提示 宏观世界中我们认为能量是连续变化的,普朗克的“能量子”观点
则认为能量是一份一份的,每一份是一个最小能量单位,即能量不是连续的。
丰富和深化了人们对物质世界的认识。(科学态度与责任)
思维导图
课前篇 自主预习
【必备知识】
一、热辐射
想一想红外体温计具有方便快捷的特点,那么,这种体温计是根据什么制成
的呢?
提示 将被测物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号。红外线辐射
能量的大小与物体本身的温度是相关联的,根据转变成电信号大小,就可以
主要是因为(
)
A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线,照射被视物体
B.一切物体均在不停地辐射红外线
C.一切高温物体均在不停地辐射红外线
D.红外线属于可见光
答案 B
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,故B正确。
宏观世界中我们认为能量是连续变化的是因为每一个能量子的能量都很
小,宏观变化中有大量的能量子,就可以看作连续的。而研究微观粒子时,
收,把一定量的煤烟置于阳光下照射,它的温度是否一直在上升?
要点提示 不会,因为随着能量不断吸收,还伴随着能量的辐射,最终将趋于
平衡。
【知识归纳】
1.黑体实际上是不存在的,只是一种理想情况。
2.黑体不一定是黑的,只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑
体的定义知D正确。
探究二
能量子
【情境导引】
普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识有什么不同?
要点提示 宏观世界中我们认为能量是连续变化的,普朗克的“能量子”观点
则认为能量是一份一份的,每一份是一个最小能量单位,即能量不是连续的。
丰富和深化了人们对物质世界的认识。(科学态度与责任)
思维导图
课前篇 自主预习
【必备知识】
一、热辐射
想一想红外体温计具有方便快捷的特点,那么,这种体温计是根据什么制成
的呢?
提示 将被测物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号。红外线辐射
能量的大小与物体本身的温度是相关联的,根据转变成电信号大小,就可以
主要是因为(
)
A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线,照射被视物体
B.一切物体均在不停地辐射红外线
C.一切高温物体均在不停地辐射红外线
D.红外线属于可见光
答案 B
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,故B正确。
宏观世界中我们认为能量是连续变化的是因为每一个能量子的能量都很
小,宏观变化中有大量的能量子,就可以看作连续的。而研究微观粒子时,
收,把一定量的煤烟置于阳光下照射,它的温度是否一直在上升?
要点提示 不会,因为随着能量不断吸收,还伴随着能量的辐射,最终将趋于
平衡。
【知识归纳】
1.黑体实际上是不存在的,只是一种理想情况。
2.黑体不一定是黑的,只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑
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但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，
就在上面提量到子的论文章中他还讲到： 相对论
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令 人不安的乌云，----”（1900年）
实验现象回顾
现象 通恒定电流,功率为3W的灯在正常发光
问题 该光的波长约为多少纳米?把它视为点光源,你能估算出 一秒内进入你眼睛的光能吗?说说你的方法.根据你的经验灯的 亮度会变化吗?
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
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
黑体辐射(二)
两种经 维恩公式: 短波适合;长波不符合 典的电 磁理论 瑞利公式: 长波适合;短波荒唐
M0(,T)
紫外灾难
普朗克理论 :
瑞利公式
在发射和吸收能量的时
但是，有人却认为灯的发光应该是： 一闪一闪的
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
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
Байду номын сангаас
黑体辐射(一)
1.热辐射: 实验:加热铁 一般物体辐射能量与T,λ有
关;还与材料.表面积有关,
2.黑体: 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:
空腔随温度的升高而向外辐射电磁波
实验结论: 1.温度越高,辐射能越大; 2.与最大辐射能对应的波长向短波 方向移动
1700K
普朗克理论值
维恩公式
实
验
最小能量为: E=hν
候，不是连续不断，而是 分成一份一份的。能量是
h 的整数倍。
h6 .62 16 3 0 J 4s
ν 是波的频率
黑体辐射实验是物理学晴朗天空中
M0(T)
实验值 一朵令人不安的乌云。
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
看下列一组照片能否给你一点启发
能量量子化:物理学的新纪元
1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关 于黑体辐射的论文，宣告了量子的诞生。那一 年他42岁。普朗克把能量子引入物理学,正确地 破除了”能量连续变化”的传统观念,成为现代 物理学思想的基石之一, 为我们打开了量子之门,
就在1900年，一个名叫爱因斯坦(Albert Einstein)的青年从苏黎世联邦工业大学(ETH) 毕业，正在为将来的生活发愁。5年后他受量 子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效 应.
课堂练习
1.请你填空:在做全国人口普查时我们关心的是:现 在全国有几___人, 班级小组长在数人数时常用:一 ___,两___;等.
2.灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍.那么红 光的最小能量比紫光的最小能量大还是小?
3.在白天,对面楼房的窗户看上去是黑色的,而外墙 面是亮的.为什么?
4.光源发出的光能是一份一份的,那么每份光能是怎 样传到你的眼睛里呢?是均匀分布在两只眼睛里？还 是每份只传给一只眼睛上的某一处呢? 请你与同桌讨论一下,说说你的猜想.
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， 后辈一的朵物与理黑学体家辐只射有要关做一些另一零朵碎与迈克尔逊实验有关 的修补工作就行了。”
--开尔文-也就是说：不物到理一学年已经没有什么新东西19了05，年后一辈 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！
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科目一考试 2016年科目一模拟考试题
科目二考试 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试 视频
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。
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/μm
问题与结论
普朗克理论: 能量在发射和吸收的时候，不是连续
不断，而是分成一份一份的。能量是h 的整数倍。
每份能量为: E=hν h 6 .62 16 3 0 J 4s
问题: 既然灯向外辐射的光能是分立的，一 份份的。 为何我们看不到灯的亮度发生变化？
结论：
1。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,能量变化是连续的,不必考虑 量子化 2。在研究微观粒子时必需考虑能量量子化