物理人教版2019必修第三册13.5能量量子化（共22张ppt）

(共22张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
13.5 能量量子化
hν
1.了解热辐射的概念和特点，了解黑体的概念及黑体辐射的特点。
2.了解能量子的概念及其提出的科学过程，了解光子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征，了解量子力学的建立。
【学习目标】
电子测温枪时怎样测出温度的？
炼钢工人熟练技术后面的科学依据吗？
变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和变化磁场交替产生，由近及远地传播。
一切物体内部存在不停运动的带电微粒，这种带电微粒的振动，会产生变化的电磁场，向外辐射电磁波
一、热辐射
1.定义：我们周围一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，也称热辐射。
温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。
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。
光也是一种电磁波。
常温时，物体热辐射的波长较长，不能引起人的视觉。
一、热辐射
我们看到不发光物体的颜色就是物体表面反射电磁波（可见光）的颜色，其他颜色的电磁波（可见光）被物体吸收
3、物体表面能反射、吸收电磁波
问题：物体辐射的电磁波和反射的电磁波混在一块，对热辐射规律的研究就造成了干扰，怎么办？
二、黑体
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，这种物体就叫做黑体。
1、黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波。
2、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。
想 一 想
生活中，哪些物体可以看作是黑体？
开孔的黑盒子
远处的窗口
烟 煤
遥远的恒星
烟煤、遥远的恒星辐射的电磁波比反射的电磁波要多，故也可以看做黑体
黑体辐射的电磁波的强度随波长的分布与只黑体温度有关，这有强的研究价值，历史上科学家一度重视黑体辐射的研究
黑体辐射的实验规律
人们很自然地要依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。但是，用经典的电磁理论解释黑体辐射的实验规律时遇到了严重的困难。
普朗克对黑体辐射理论解释
普朗克找到了一个数学公式，它与实验吻合得非常完美。
普朗克尝试从电磁学、力学、统计物理学等物理学的基本理论出发，把这个公式推导出来。
普朗克最终在1900年底发现，如果想推导出这个公式，就必须假定：
组成黑体的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。
微观粒子的能量是不连续（分立）的，是一份一份的
提出假说---能量子
1.定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值a的整数倍。例如，可能是8或28、38...这个不可再分的最小能量值c叫作能量子
3.能量的量子化：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。
ε＝hν
h＝ 6.62607015×10-34 J·s---普朗克常量
2.能量子的大小：
对于频率为ν的能量子
区别“连续”和“量子化”
想 一 想
量子化概念的发展---光子
光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象叫光电效应，这种电子常被称为光电子。
经典物理学不能解释光电效应
爱因斯坦
1879-1955
光子说：爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，把能量子假设进行了推广，他提出：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.
光子 : 频率为ν的光的能量子 ε＝hν。
1905年，爱因斯坦提出光量子假说，成功地解释了光电效应
量子化概念的发展---能级
波尔（ 1885-1962}
氢原子光谱
19世纪末，人们在研究原子结构时，发现各种原子的发射光谱都是线状的。这种现象无法用经典物理学解释
电子在核外高速运动，这种运动会向外辐射电磁波，这个过程时连续的，原子会向外辐射各种频率的电磁波，得到的原子光谱应该是连续的，而实际上的原子光谱是不连续（分立）的。
波尔
量子化概念的发展---能级
波尔指出，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。
高能级: 能量较高的能级
低能级: 能量较低的能级
基能级: 能量最低的能级 (相应的状态称基态）
激发能级: 能量高于基能级的其它所有能级(相应状态称激发态)
hν
E4
E3
E2
E1
定态
跃迁
E4
E3
E2
E1
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。
量子化概念的发展---能级
原子由高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差, 即
hν＝Em-En
由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是不连续（分立）的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线.
波尔的能级假说，很好的解释了氢原子的线状光谱，进一步发展了普朗克的量子假说，也为人们接受量子化的科学观念又提供了一个证据，正是在不断检验和证实过程中，量子化的观点才逐渐被人们所接受和认可。
波尔
氢原子光谱
小结----量子化概念的发展
1900
黑体辐射
能量子假说
1905
光电效应
光子
1913
原子光谱
能级
普朗克
1918
诺贝尔奖
爱因斯坦
1921
诺贝尔奖
玻尔
1922
诺贝尔奖
20世纪
量子力学
h
光子和能级假说的提出，深化了普朗克能量量子化的假说，量子化的观点逐渐被人们接受和认可，但是科学研究并没有结束，科学家发现这些成功的理论都与普朗克常量有关，这预示着这些理论之间存在着密切、紧密的联系。20世纪量子力学诞生了，它很好的描述了微观世界的运动规律，并在现代技术中发挥着重大作用。
【例题1】关于对热辐射的认识，下列说法正确的是(　　)
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．辐射强度按波长的分布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
【课堂训练】
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；选项C是黑体辐射的特性，C错误；除光源外，常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．
B
【例题2】(多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(　 　)
A．物体的带电荷量 B．物体的质量
C．物体的动量 D．学生的个数
【课堂训练】
AD
【例题3】一个氢原子从高能级跃迁到低能级，该氢原子(　　 )
A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少
B
祝同学们学习愉快