高中物理必修三第十三章第5节能量量子化PPT
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6
3、能量子
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 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
度有关 D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
11
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?
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。
h = 6.62610 ─34 J·s — 普朗克常量
7
4.能级
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
通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃 迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向 能量较低的能级跃迁，放出光子。 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。
8
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？
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。
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 热辐射现象 2. 黑体与黑体辐射
黑体：吸收而不反射电磁波 3. 黑体辐射的实验规律
13
第十三章第 5 节： 能量量子化
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
一、热辐射现象
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
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
二、黑体与黑体辐射
不透明材料 制成的带小孔的空腔
空腔上的小孔
黑体模型
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。黑体是个理想化的模型。
800 K
1000 K
1200 K
1400 K
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。
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。
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。
12
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？
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。
温度升高，辐射强度增加，强度的极大值向波长较短 的方向移动
4. 能量子：超越牛顿的发现 5. 普朗克能量子理论成功解释黑体辐射
ε =hν
h=6.62610-34J·s ——普朗克常量
10
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
3、能量子
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 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
度有关 D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
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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?
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。
h = 6.62610 ─34 J·s — 普朗克常量
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4.能级
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
通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃 迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向 能量较低的能级跃迁，放出光子。 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。
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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？
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 热辐射现象 2. 黑体与黑体辐射
黑体：吸收而不反射电磁波 3. 黑体辐射的实验规律
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第十三章第 5 节： 能量量子化
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
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一、热辐射现象
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
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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
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二、黑体与黑体辐射
不透明材料 制成的带小孔的空腔
空腔上的小孔
黑体模型
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。黑体是个理想化的模型。
800 K
1000 K
1200 K
1400 K
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。
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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。
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。
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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？
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。
温度升高，辐射强度增加，强度的极大值向波长较短 的方向移动
4. 能量子：超越牛顿的发现 5. 普朗克能量子理论成功解释黑体辐射
ε =hν
h=6.62610-34J·s ——普朗克常量
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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