高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化课堂教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化课堂教学ppt课件，共33页。PPT课件主要包含了自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，知识点一，知识点二，对热辐射的理解，答案A等内容，欢迎下载使用。
自主预习·新知导学
一、热辐射1.热辐射(1)概念: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,所以叫热辐射。(2)特点:辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。(3)我们周围的物体都在进行热辐射,为什么我们只能观察到部分物体的热辐射?提示:不同物体辐射的电磁波的波长不同,波长较长的电磁波不能引起人的视觉,波长在某范围内的电磁波才能引起人的视觉。
2.黑体(1)概念: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。(2)黑体辐射特点: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。(3)黑体就是黑色的物体吗?提示:黑体并不是指黑色的物体,它是指能完全吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
二、能量子1.普朗克的假设: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。例如,可能是ε或2ε、3ε……这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。2.能量子公式:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量, h=6.626×10-34 J·s。3.能量的量子化:在微观世界中能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是不连续的,这种现象叫能量的量子化。
4.光子:爱因斯坦认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν,这些能量子被称为光子。5.微观粒子的能量是否同宏观物体的能量一样,具有连续性?提示:微观粒子的能量是分立的,而不是连续的。
三、能级1.原子的能量是量子化的,这些量子化的能量值叫作能级。2.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。由于原子的能级是分立的,所以放出的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。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)只有高温物体才能辐射电磁波。(　　)(2)黑体辐射随温度升高强度变强。(　　)(3)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。(　　)(4)氢原子吸收光子可从低能级跃迁到高能级。(　　)
2.很多地方用红外线热像仪监测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可知道他的体温是多少?你知道其中的道理吗?提示:根据热辐射规律可知,人的体温的高低直接决定了该人辐射的红外线的频率和强度。通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道该人的体温。3.原子由高能量状态跃迁到低能量状态时,放出的光子的能量可以是任意值吗?提示:不可以。因各定态轨道的能量是固定的,跃迁时释放出的光子的能量也是一系列固定值。
合作探究·释疑解惑
问题引领如图所示,人在火炉旁边有什么感觉?投入炉中的铁块颜色怎样变化?说明了什么问题?
提示:人在火炉旁会感到热,这是由于火炉不断地向外辐射能量。投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色,直至成为黄白色,这表明同一物体热辐射的强度与温度有关。
归纳提升1.热辐射不一定需要高温,任何温度都能发生热辐射,只是温度低时辐射弱,温度高时辐射强。在一定温度下,不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。2.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波,黑体的辐射规律最为简单,黑体辐射强度只与温度有关。
3.一般物体和黑体的热辐射、吸收、反射的特点:
典型例题【例题1】 (多选)下列叙述正确的是(　　)A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案:ACD解析:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知,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状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,B错误,C正确;根据黑体的定义知D正确。
现实生活中不存在理想的黑体,实际的物体都能辐射红外线(电磁波),也都能吸收和反射红外线(电磁波),绝对黑体不存在,因此,黑体是理想化的模型。
【变式训练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答案:B
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,选项A错误,选项B正确;选项C描述的是黑体辐射的特性,选项C错误;常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,选项D错误。
能量子的理解和ε=hν的应用
问题引领某激光器能发射波长为λ的激光,那么激光光量子的能量可以取任意值吗?是连续的还是一份一份的?设普朗克常量为h,那么每个激光光量子的能量是多少?如激光发射功率为P,那么单位时间内发射多少个光量子?
归纳提升1.物体在发射或接收能量的时候,只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态,而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化;在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。3.能量子的能量ε=hν,其中h是普朗克常量,ν是电磁波的频率。
典型例题【例题2】 人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时,只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10-34 J·s,光速为3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　)A.2.3×10-18 WB.3.8×10-19 WC.7.0×10-10 WD.1.2×10-18 W答案:A
1.普朗克能量子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分立的。2.能量子的大小:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h是一个常量,称为普朗克常量,其值为h=6.626×10-34 J·s。
【变式训练2】 (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:带电微粒辐射或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,故选项A、B、D正确,C错误。
1.(黑体热辐射的特点)影响黑体辐射强度的因素是(　　)A.只有温度B.只有波长C.与波长和温度都有关D.与波长和温度都无关答案:C
2.(能量量子化的理解)(多选)关于普朗克“能量量子化”的假设,下列说法正确的是(　　)A.认为带电微粒辐射或吸收能量时,是一份一份的B.认为能量值是连续的C.认为微观粒子的能量是量子化的、连续的D.认为微观粒子的能量是分立的答案:AD解析:普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时,是一份一份的,微观粒子的能量是量子化的,是分立的,A、D正确。
3.(能量子的理解)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(　　)