高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化导学案，共3页。

1．了解热辐射和黑体的概念.2.知道能量子的概念，知道普朗克常量.3.了解能级的概念．
一、热辐射
1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．
2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强．
3．黑体：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
1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子．
2．大小：ε＝hν，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hν，光的能量子称作光子．
三、能级
原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级．
原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差.
一、热辐射 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，即相邻两个值之间有一定距离．
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量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν.
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？
答案 4.97×10－19 J 2.84×10－19 J
解析 根据公式ν＝eq \f(c,λ)和ε＝hν可知：
400 nm电磁波辐射的能量子ε1＝heq \f(c,λ1)＝6.63×10－34×eq \f(3.0×108,400×10－9) J≈4.97×10－19 J.
700 nm电磁波辐射的能量子ε2＝heq \f(c,λ2)＝6.63×10－34×eq \f(3.0×108,700×10－9) J≈2.84×10－19 J.
二、能级
1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级．
2．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，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．
(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，所以原子的光谱只有一些分立的亮线
答案 CD
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.
1．(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
答案 ABD
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．
2．(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( )
A．heq \f(c,λ) B.eq \f(h,λ) C.eq \f(c,hλ) D．以上均不正确
答案 A
解析 由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝eq \f(c,λ)，从而ε＝hν＝heq \f(c,λ)，故A正确．
3．(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，则激光器每秒发射的光子数为( )
A.eq \f(λP,hc) B.eq \f(hP,λc)
C.eq \f(cPλ,h) D．λPhc
答案 A
解析 每个光子的能量ε＝hν＝eq \f(hc,λ)，每秒钟发光的总能量为P，则n＝eq \f(P,ε)＝eq \f(λP,hc).
4．(能量子)神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可以获得能量为2 400 J、波长λ＝0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？
答案 4.23×1021 个
解析 紫外激光能量子的值为ε0＝eq \f(hc,λ)＝eq \f(6.63×10－34×3×108,0.35×10－6) J≈5.68×10－19 J.
则该紫外激光所含光子数n＝eq \f(E,ε0)＝eq \f(2 400,5.68×10－19)≈4.23×1021(个)．