2021-2022学年高中人教版（2019）必修第三册 13.5能量量子化 课件（24张PPT）

(共24张PPT)
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.
学习目标
知识梳理
重点探究
随堂演练
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、热辐射
知识梳理
1.概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的 有关，所以叫热辐射.
2.特点：温度升高时，热辐射中波长较 的成分越来越强.
3.黑体：能够完全吸收入射的各种波长的 而不发生反射.
温度
短
电磁波
1.概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，这个最小的能量值ε叫能量子.
2.大小：ε＝ ，其中h＝6.63×10－34 J·s.
3.爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为 ，光的能量子称作 .
二、能量子
整数倍
hν
hν
光子
1.原子的能量是 的，量子化的能量值叫 .
2.原子从高能态向低能态跃迁时 光子，光子的能量等于前后两个能级 .
三、能级
量子化
能级
放出
之差
⑤放射性废料容易处理
一、威耳逊云室---利用射线的电离本领
3、特点:温度越高,其等温线离原点越远。
②放疗----利用细胞对射线承受力不同
式中V1、T1和V2、T2分别表示气体在1（初态）、2（末态）两个不同状态下的压强和温度。
三、气体的等压变化
解题步骤
点点接触，弹力垂直于公切面。 绳的拉力：方向沿绳指向绳收缩的方向。
④半衰期更短
③轻核聚变更安全可控、清洁
②图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同。
四、质量亏损
3. 方法：
三、气体温度的微观意义
判断下列说法的正误.
(1)红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线.(　　)
(2)黑体一定是黑色的.(　　)
(3)热辐射只能产生于高温物体.(　　)
(4)当原子从能量较高的能态跃迁到能量较低的能态时，会放出任意能量的光子.(　　)
即学即用
×
×
×
×
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的；有些可看成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.
3.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.
一、热辐射和黑体辐射
重点探究
4.一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点
热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强.在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同.
热辐射特点 吸收、反射的特点
一般物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关
黑体 辐射电磁波的强弱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
例１　(多选)下列叙述正确的是
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　根据热辐射定义知A正确；
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错误，C正确；
根据黑体定义知D正确.
二、能量子
1.普朗克的能量子概念
(1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，ν为电磁波的频率.
(2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化.量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的.
2.爱因斯坦的光子说
光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子.频率为ν的光子的能量为ε＝hν.
例2　光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm.400 nm、700 nm电磁波辐射的能量子的值各是多少？(结果均保留3位有效数字)
答案　4.97×10－19 J　2.84×10－19 J
概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，这个最小的能量值ε叫能量子.
(能量子)某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器t时间内发射的光子数为
97×10－19 J　2.
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
解析　根据热辐射定义知A正确；
辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关
(黑体辐射)(多选)下列说法正确的是
原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级.
(黑体辐射)(多选)下列说法正确的是
辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关
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，与构成黑体的材料、形状无关，而一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面情况有关，D正确.
爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为 ，光的能量子称作 .
黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
光子的能量hν＝E初－E末，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C、D正确.
NEIRONGSUOYIN
概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的 ，这个最小的能量值ε叫能量子.
热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强.
例2　光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm.
三、能级
1.原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级.
2.原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差.
3.放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱是一些分立的亮线.
例3　(多选)下列说法正确的是
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
　射光谱只有一些分立的亮线
√
√
解析　原子的能量是量子化的，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子.
光子的能量hν＝E初－E末，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C、D正确.
1.(黑体辐射)(多选)下列说法正确的是
A.只有温度高的物体才会有热辐射
B.黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量
C.黑体可以看起来很明亮，是因为黑体可以有较强的辐射
D.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
　类和表面情况有关
1
2
3
随堂演练
√
√
4
解析　任何物体在任何温度下都存在辐射，温度越高辐射的能量越多，A错误；
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叫作黑体，黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，有些黑体有较强的辐射，看起来也可以很明亮，B错误，C正确；
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，与构成黑体的材料、形状无关，而一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面情况有关，D正确.
1
2
3
4
(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大。
一、随机性与统计规律
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大。这就是玻意耳定律的微观解释。
①α衰变：α射线的实质就是高速运动的氦核流
4、原子核中的两个等式:
1、确定研究对象：被封闭的气体（液体）
8.1气体的等温变化
实验证明强子是有内部结构的，叫做夸克。夸克由六种模型：上夸克d、下夸克u 、奇异夸克s、粲夸克c，底夸克b、顶夸克t。
（1） 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。
2、β衰变:原子核放出β粒子的衰变，以β射线形式释放β粒子。
4、将2中各条件代入气体公式中，求解未知量。
示踪原子：一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记＂，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。
（2）整体法：以几个物体组成系统为整体分析受力（一般不涉及物体之间内力）——求解外力
2、表达式：pV=C(常用于判断题） 或p1V1=p2V2(常用于计算题）
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大。这就是玻意耳定律的微观解释。
(3)热辐射只能产生于高温物体.
放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱是一些分立的亮线.
(4)当原子从能量较高的能态跃迁到能量较低的能态时，会放出任意能量的光子.
射光谱只有一些分立的亮线
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叫作黑体，黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，有些黑体有较强的辐射，看起来也可以很明亮，B错误，C正确；
热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强.
例2　光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm.
概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的 有关，所以叫热辐射.
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，与构成黑体的材料、形状无关，而一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面情况有关，D正确.
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
(黑体辐射)(多选)下列说法正确的是
(4)当原子从能量较高的能态跃迁到能量较低的能态时，会放出任意能量的光子.
400 nm、700 nm电磁波辐射的能量子的值各是多少？(结果均保留3位有效数字)
大小：ε＝ ，其中h＝6.
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叫作黑体，黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，有些黑体有较强的辐射，看起来也可以很明亮，B错误，C正确；
量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的.
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.
解析　原子的能量是量子化的，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子.
2.(能量的量子化)(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是
A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C.吸收的能量可以是连续的
D.辐射和吸收的能量是量子化的
1
2
3
√
√
√
解析　带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故A、B、D正确，C错误.
4
3.(能量子)已知某单色光的波长为λ，真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为
1
2
3
√
解析　由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝ ，从而ε＝hν＝h ，故A正确.
4
4.(能量子)某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器t时间内发射的光子数为
1
2
3
√
t时间内发光的总能量为Pt，
4
本课结束