13.5能量量子化（共17张ppt）

(共17张PPT)
第十三章　电磁感应与电磁波初步
13.5　能量量子化
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.
3.了解原子的能级结构.
一、引入新课
生活、生产中的一些现象：
1.夏季穿白色衣服凉爽，黑色衣服觉得更热；
2.冬天在火炉旁或在太阳下倍感温暖；
3.把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光，随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色。
同一物质对不同频率的电磁波吸收能力一般不同；不同物质对同一频率的电磁波吸收能力一般不同。
物质对电磁波不仅吸收，也会反射。光照射在物体表面，物体反射光，进入视觉范围，能看见不发光的物体。
为什么会有这样的感觉或变化呢？
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。常温时，物体热辐射的波长较长，不能引起人的视觉。随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，铁块发光的颜色在不断发生变化，波长较短的成分越来越强。
（一）热辐射
二、讲授新课
1、热辐射
例1 在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是( )
A. 当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B. 当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C. 红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D. 红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
D
2、黑体
（1）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，这个物体称为黑体。
（2）黑体及黑体辐射
a.黑体是个理想化的模型。黑体不一定是黑色的物体。
例：开小洞的炼钢炉，远处的窗口等可近似看作黑体。
b.对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。
c.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。
d.黑体虽然不反射电磁波，但是可以向外辐射电磁波。
e.黑体辐射随着温度的升高：
各种波长的辐射强度都有增加；
辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
f.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.
例2 下列关于热辐射和黑体辐射的说法 不正确 的是( )
A. 一切物体都在辐射电磁波
B. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
C. 黑体辐射强度的极大值跟温度无关
D. 一般物体辐射电磁波的强度与温度有关
C
宏观世界中我们认为一个单摆，小球在摆动的过程中，受到摩擦阻力的作用，能量不断减小，能量的变化是连续的。
普朗克假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续（分立）的。
1、宏观世界能量的连续性
（二）能量子
2、能量子
1900年底，普朗克认为不可再分的最小能量值ε叫做能量子。
能量子的能量计算公式ε=hν
h=6.626×10-34J.s
3、量子数
能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：ε, 1 ε, 2 ε, 3 ε, ... n ε. n为正整数，称为量子数
4、能量
是电磁波的频率，h 是一个常量，后人称之为普朗克常量。
普朗克之后，爱因斯坦认为：电磁场是不连续的，光是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子后来叫作光子。光子的能量与光的频率有关， e =hv.
利用量子概念解释了光电效应等实验，最终建立描述微观世界的量子力学理论。
5、量子力学
20世纪20年代，量子力学建立了，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。
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（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、由于原子的能级是分立的，所以放出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.
分立轨道
定态
跃迁
3、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。
4、可见光光谱
5、氦原子光谱
例3 （多选）对于带电微粒在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
ABD
例4 微波炉、红外烤箱、电磁炉这三种电器已经进入多数家庭的厨房，下面关于这三者的分析正确的是( )
A. 微波炉加热食物的方式与煤气灶相同都是用明火加热
B. 微波炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热
C. 电磁炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热
D. 这三者加热食物时都是通过电磁波直接作用食物进行加热
B
三、课堂小结
（一）热辐射
1.一切物体都在辐射电磁波，辐射与物体的温度有关。
2.辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
3.黑体：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。
（二）能量子
ε叫能量子，简称量子， 能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。
ε=hν
h=6.626×10-34J/s。——普朗克常量
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作光子。
（三）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。