人教版高中物理必修第三册 第十三章 电磁感应与电磁波初步 5 能量量子化 课件(共31张PPT)

(共31张PPT)
第十三章　电磁感应与电磁波初步
5.能量量子化
核心素养 素养目标
物理观念 1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射.
2.初步了解微观世界的量子化特征.
科学思维 根据黑体辐射的实验规律，分析黑体辐射的强度与波长的关系.
科学态度
与责任 由黑体辐射实验结论与光的电磁理论的矛盾，领会这一科学突破过程中科学家的思想.
一、热辐射
教材认知
引入　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.为什么会有这样的变化呢？
提示：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度变化而有所不同.
电磁波　
温度　
较短　
【知识梳理】
完全　
辐射　
温度　
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
CD
解析：任何物体在任何温度下都存在辐射，温度越高辐射的能力越强，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.
名师点评
　　（1）黑体完全吸收电磁波而不反射，同时其本身也辐射电磁波；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与其他因素无关.
（2）一般材料的物体，辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关.
A. 黑体是真实存在的
B. 普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
C. 随着温度升高黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱
D. 黑体辐射无任何实验依据
解析：黑体并不是真实存在的，故A错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B正确；随着温度的升高，各种波长的辐射强度都会增强，故C错误；黑体辐射是有实验依据的，故D错误.
B
二、能量子和能级
教材认知
引入　如图所示为我国首颗量子通信卫星“墨子号”.“墨子号”的成功发射使我国在量子通信技术领域走在了世界前列.那么，量子通信的理论基础是什么？该理论的提出背景又是什么？
提示：量子通信的理论基础来源于德国物理学家的能量量子化假设.该假设提出的背景是经典电磁理论解释不了黑体辐射实验的实验规律.
整数倍　
ε＝hν　
一份一份　
量子化　
不连续　
能量值　
不稳定　
较低　
能级　
能级　
A. 103 Hz B. 106 Hz C. 109 Hz D. 1012 Hz
C
名师点评
能量子问题的求解方法
A. 原子从低能级跃迁到高能级要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差
B. 原子不能从低能级向高能级跃迁
C. 原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，从高能级跃迁到低能级时放出光子
D. 原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差值
解析：原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，吸收光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差，A、B错误；原子从高能级向低能级跃迁要放出光子，C正确；不管是吸收光子还是放出光子，吸收或放出的光子的能量总等于始、末两能级的能量差值，D错误.
C
随堂检测
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
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
1
2
3
4
5
A. 能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的
B. 微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C. 电磁波的波长越长，其能量子越大
D. 能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
B
1
2
3
4
5
A. 波长更长
B. 能量子的能量更小
C. 能量子的能量更大
D. 真空中传播速度更快
C
1
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3
4
5
1
2
3
4
5
A. 红外线测温枪利用了一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大
B. 高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线
C. 红外线也属于电磁波，其波长比红光短
D. 爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点
A
解析：一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大，红外线测温枪就是利用这一特点工作的，A正确，B错误；红外线属于电磁波，波长比红光长，C错误；普朗克在研究黑体辐射时，最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，D错误.
1
2
3
4
5
A. 1个 B. 3个 C. 30个 D. 300个
B
1
2
3
4
5
课时作业（三十）
[基础训练]
A. 物体的质量 B. 物体所受的力
C. 导体中的电流 D. 东北虎的个数
解析：所谓“量子化”，一定是不连续的，是一份一份的，故选D.
A. 红光 B. 橙光 C. 黄光 D. 绿光
解析：由E＝hν可知，红光的频率最小，其光子能量值最小，故选A.
D
A
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2
3
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5
6
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8
A. 物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B. 能量子假说中将每一份能量单位称为“能量子”
C. 能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为电磁波的频率，h为普朗克常量
D. 能量子假说认为能量是连续的
解析：能量子假说认为能量是不连续的，是以能量子为最小单位一份一份进行的，能量子的大小ε＝hν，ν为辐射电磁波的频率，h为普朗克常量，故D错误，A、B、C正确.
ABC
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 温度高的物体向外辐射电磁波，温度低的物体只吸收不辐射电磁波
B. 爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”
C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关
D. 常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波
解析：A错：温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波.B错：普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”.C对：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关.D错：常温下我们看到物体是因为物体在不断反射可见光，不是物体辐射电磁波.
C
1
2
3
4
5
6
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8
A. T1＞T2
B. T1＜T2
C. 随着温度的升高，黑体的辐射强度有所降低
D. 随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
A
解析：一般材料的物体的辐射与温度、材料及表面状况有关，而黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关；实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.从题图中可看出，λ1＜λ2，则T1＞T2，故选A.
1
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8
[能力提升]
A. 4∶5，4∶5 B. 5∶4，4∶5
C. 5∶4，5∶4 D. 4∶5，5∶4
B
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2
3
4
5
6
7
8
A. 2.1×1021个 B. 4.2×1021个
C. 2.1×1015个 D. 4.2×1015个
B
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8. 氦氖激光器发射波长为632.8 nm的单色光，这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为20 mW，则每秒发射多少个光子？
答案：3.14×10－19 J　6.37×1016 个
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