人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化学案

13.5 能量量子化

【学习目标】

1.  了解黑体辐射及其研究的历史脉络，感悟以实验为基础的科学探究方法。
2.  了解能量子的概念及其提出的过程，领会这一科学概念的创新性突破中蕴含的伟大科学思想。
3.  了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子理论的建立极大地丰富和深化了人们对于物质世界的认识。

【开启新探索】在上一节我们学习光是一种电磁波，而电磁波具有能量。你知道光的能量与什么因素有关吗?

【质疑提升1】热辐射

1.  冬天的时候，人们坐在火炉旁边取暖。火炉和人保持一定距离，这种“热”怎么会传到人身上的呢？

2.   结合生活经验或阅读课本，说明：如果在火炉中投入一铁块，铁块一开始是什么颜色？过一会铁块又会是怎样的颜色？

3.  其实，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，所以称热辐射。根据（2）中例子可以知道，温度越高，辐射出的电磁波波长如何变化？频率如何变化？

4. 如图所示，为某一物质在不同温度下时（从3000K逐步提高到6000K，K是温度的单位之一。），辐射出各种电磁波的波长的辐射强度关系。说明：

（1）随温度的升高，每一波长的辐射强度如何变化？          

（2）辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。如：随温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向、还是较短的方向移动？           

（3）大量实验表明，一般物体的辐射强度按波长分布情况与物体的温度还与材料、表面情况有关。

5.  阅读课本P125，说明什么是黑体？你能说出生活中类似黑体模型的物体吗？

6.  黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。黑体向外辐射电磁波的强度按波长的分布只与什么因素有关？人们应用经典的电磁学理论能解释黑体辐射的实验规律吗？

【质疑提升2】能量子、能级

1. 为了得出同实验相符的黑体辐射理论，德国的物理学家普朗克作出了怎样的假设？

2. 生活中有些物或物理量是“量子化”的、有些是连续的。试举出对应的实例？

3.  最早认识能量子概念的意义和正确性的是年轻的爱因斯坦。爱因斯坦还将能量子假设进行了推广。阅读课本，说说爱因斯坦对普朗克能量子理论作出怎样的推广？

4. 不仅如此，科学家人发现能量量子化也适用原子。原子的能量也是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级。如图所示，是某元素的“能级图”，原子可以处于不同的能级、具有不同的能量。试结合“能级图”、阅读课本，说明：为什么原子发光形成的谱线是分立的亮线？

5. 阅读课本P126，说明随着对微观世界认识的不断深入，经典的力学规律已不能解释新的现象，科学家又建立了怎样的学说？并由此体会科学发展的一般规律。

【学以致用】

1．  关于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（    ）

A．黑体热辐射只能是高温下才能进行，低温下不辐射

B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射

C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍

D．黑体热辐射的强度与温度有关

2． 下列关于能量量子化的说法，正确的是（　　）

A．能量子与电磁波的频率成反比   B．电磁波波长越长，其能量子越大

C．微观粒子的能量是不连续（分立）的   D．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的

3.  晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星” 和“蓝星”，你能判断出哪种恒星的表面温度更高么？说出你的道理。

      蓝星

4.   对应于 7.4×10-19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？

1.12×1015HZ

2.68×10-7m

5.  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18 mW，则每秒发射多少个光子？

3.14×10-19J

5.73×1016个