新教材2024版高中物理第6章電磁現(xiàn)象與電磁波第5節(jié)量子化現(xiàn)象課件粵教版必修第三冊(cè)

第六章電磁現(xiàn)象與電磁波第五節(jié)量子化現(xiàn)象學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1．知道熱輻射，了解黑體輻射，感悟以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)研究方法2．了解能量子的概念及提出的科學(xué)過(guò)程，領(lǐng)會(huì)這一科學(xué)突破過(guò)程中科學(xué)家的思想3．了解能級(jí)、能級(jí)躍遷、能量量子化、原子發(fā)射光譜等概念，初步認(rèn)識(shí)量子力學(xué)的建立在科技中的重要作用1．通過(guò)閱讀教材或查閱資料，了解黑體輻射，

感悟?qū)嶒?yàn)在物理學(xué)中的重要作用2．利用多種資源，了解普朗克能量子假設(shè)，知道光的能量是不連續(xù)的，初步了解微觀世界的量子化特征，初步認(rèn)識(shí)量子力學(xué)，能很好地描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知識(shí)導(dǎo)圖

課前?自主預(yù)習(xí)光與電磁波的物理本質(zhì)是一致的，光是一種電磁波，它通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互激發(fā)可以在真空中傳播．物理學(xué)家________用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并且證明了電磁波和光一樣具有反射、________、干涉等性質(zhì)．赫茲光是一種電磁波折射1．定義：普朗克認(rèn)為，振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的______倍．例如，可能是ε、2ε、3ε……這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做________．2．能量子大?。害牛絟ν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為_(kāi)______________(一般取h＝6.63×10－34J·s)．3．能量的量子化：__________的假設(shè)認(rèn)為，微觀粒子的能量是量子化的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是不連續(xù)(分立)的．整數(shù)能量子假說(shuō)與光子假說(shuō)能量子普朗克

常量普朗克4．光電效應(yīng)：光照射在金屬表面時(shí)，有時(shí)會(huì)從金屬表面逸出電子，這種現(xiàn)象叫光電效應(yīng)．逸出的電子叫__________．5．光的頻率越高，照射陰極逸出的光電子動(dòng)能越______；低于某一頻率的光，無(wú)論光強(qiáng)多大，都__________產(chǎn)生光電子．6．光子：光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，一份就是一個(gè)光子．光子的能量與它的__________成正比，即ε＝_______．7．光具有粒子性的同時(shí)，也具有波動(dòng)性，這種性質(zhì)叫光的____________．光的波動(dòng)性不同于機(jī)械波，也不同于經(jīng)典意義上的電磁波，而是一種__________．光電子大不能頻率hν

波粒二象性概率波普朗克是在什么情況下大膽提出能量量子化假說(shuō)的？【答案】黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律在用當(dāng)時(shí)已有的電磁場(chǎng)理論無(wú)法解釋的情況下，普朗克大膽提出了能量量子化的假說(shuō)，得出了黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，并與黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律相當(dāng)符合．微思考

(多選)以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的 (

)A．物體的帶電荷量 B．物體的質(zhì)量C．物體的動(dòng)量 D．學(xué)生的個(gè)數(shù)【答案】AD【解析】所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的，而是一份一份的，故A、D正確．1．光既具有波動(dòng)性又具有粒子性的性質(zhì)稱為光的_____________．2．概率波：概率________的地方落下的光子多，形成________；概率________的地方落下的光子少，形成________．波粒二象性光的波粒二象性大亮紋小暗紋1．玻爾原子理論的基本假設(shè)：電子軌道半徑__________，電子只能在某些__________的軌道上運(yùn)動(dòng)，電子在不同軌道上具有不同的________，這些量子化的能量值稱為能級(jí)，只有當(dāng)電子在不同軌道之間________時(shí)，才輻射光子．2．局限性：成功地解釋了氫原子的_________和氫原子光譜的________特征，但是這一理論沒(méi)有徹底擺脫經(jīng)典物理學(xué)理論的束縛．量子化玻爾原子理論特定能量躍遷穩(wěn)定性分立1．微觀世界中能量取分立值的觀念也適用于原子系統(tǒng)，原子的能量是________的，這些量子化的能量值叫做________．通常情況下，原子處于能量最低的狀態(tài)，這是最穩(wěn)定的．氣體放電管中的原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能躍遷到較高的能量狀態(tài)．這些狀態(tài)的原子是__________的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子．2．原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出________的能量，等于前后兩個(gè)能級(jí)________．由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是______的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．量子化能級(jí)能級(jí)不穩(wěn)定光子之差分立原子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)時(shí)，釋放出的光子的頻率可以是任意值嗎？【答案】不可以，因各定態(tài)軌道的能量是固定的，由hν＝Em－En可知，躍遷時(shí)釋放出的光子的頻率，也是一系列固定值．微思考課堂?重難探究1．普朗克的量子化假設(shè)．(1)能量子．振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是最小能量值ε的整數(shù)倍．例如，可能是ε，2ε，3ε……當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收，這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子和光子(2)公式ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量，h≈6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．(3)能量量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫能量量子化．2．在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)我們可以認(rèn)為：物體的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時(shí)必須考慮量子化．例1

(2023年中山一中月考)人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)．普朗克常量為6.63×10-34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是 (

)A．2.3×10-18W B．3.8×10-19WC．7.0×10-10W D．1.2×10-18W【答案】A變式1某激光器能發(fā)射波長(zhǎng)為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為 (

)【答案】A1．能級(jí)：微觀世界的能量取分立值的觀念也適用于原子系統(tǒng)，原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫做能級(jí)．2．原子處于能量最低的狀態(tài)是最穩(wěn)定的．3．原子獲得能量有可能躍遷到較高的能量狀態(tài)，這些狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷．能級(jí)、能級(jí)躍遷4．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，原子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)吸收光子的能量也等于前后兩個(gè)能級(jí)之差．5．由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．例2一個(gè)氫原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，該氫原子 (

)A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少【答案】B【解析】氫原子能級(jí)越高對(duì)應(yīng)的能量越大，當(dāng)氫原子從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，能量減少，B正確，A、C、D錯(cuò)誤．變式2關(guān)于玻爾理論，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．氫原子核外的電子軌道半徑是量子化的，不是連續(xù)的，電子只能在特定軌道上運(yùn)動(dòng)B．氫原子核外電子在特定軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，不輻射電磁波，不輻射能量C．只有當(dāng)核外電子在不同軌道間躍遷時(shí)，氫原子才輻射光子D．氫原子的光譜線和太陽(yáng)光譜一樣，都是連續(xù)的譜線【答案】D【解析】根據(jù)玻爾的氫原子理論，A、B、C正確；由于氫原子軌道量子化，因此躍遷輻射的光子也是量子化的，所以氫原子光譜是一些分立的線狀譜，而不是連續(xù)譜，D錯(cuò)誤．核心素養(yǎng)應(yīng)用光通信的發(fā)展光通信技術(shù)是構(gòu)建光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，高速光傳輸設(shè)備、長(zhǎng)距離光傳輸設(shè)備和智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、升級(jí)以及推廣應(yīng)用，都取決于光通信器件技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新?lián)Q代的支持．因此，通信技術(shù)的更新與升級(jí)將促使光通信器件不斷發(fā)展進(jìn)步．我國(guó)通信市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展以及我國(guó)通信設(shè)備成功的向海外市場(chǎng)拓展，正帶動(dòng)本土光器件產(chǎn)業(yè)提速發(fā)展，我國(guó)通信光電器件產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)的重要地位也日益顯現(xiàn)．而下一代光通信系統(tǒng)的演進(jìn)在很大程度上取決于通信光電子器件技術(shù)的進(jìn)步，在這個(gè)市場(chǎng)與技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，我國(guó)光通信技術(shù)正面臨著重要的發(fā)展機(jī)遇．例3近年來(lái)，無(wú)線光通信技術(shù)(不需光纖，利用紅外線在空間的定向傳播來(lái)傳遞信息的通信手段)在局域網(wǎng)、移動(dòng)通信等多方面顯示出巨大的應(yīng)用前景．關(guān)于紅外線和光通信，以下說(shuō)法中正確的是 (

)①光通信就是將文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息轉(zhuǎn)換成光信號(hào)從一地傳向另一地的過(guò)程②光纖通信中的光信號(hào)在光纖中傳輸，無(wú)線光通信的光信號(hào)在空氣中傳輸③紅外線的頻率比可見(jiàn)光的頻率高④紅外光子的能量比可見(jiàn)光子的能量大A．①② B．③④

C．①③ D．②④【答案】A【解析】無(wú)線光通信技術(shù)是光信號(hào)在空氣中直接傳輸，光纖通信中的光信號(hào)是在光纖中傳輸．不論哪種方式，傳輸?shù)亩际俏淖?、?shù)據(jù)和圖像等信息．由電磁波譜可知紅外線的頻率比可見(jiàn)光的頻率低，由愛(ài)因斯坦的光子論可知ε＝hν，紅外光子的能量比可見(jiàn)光的光子能量小，故①②正確．小練?隨堂鞏固1．(2023年江門(mén)二中段考)對(duì)于黑體與黑體輻射，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

(

)A．一般物體輻射電磁波的情況與溫度無(wú)關(guān)，只與材料的種類及表面情況有關(guān)B．黑體能完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射C．帶電微粒輻射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍D．任何溫度都能發(fā)生熱輻射，溫度低時(shí)輻射弱【答案】A【解析】一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面情況有關(guān)，但黑體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)，A錯(cuò)誤；黑體能完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，B正確；根據(jù)量子化的理論，帶電微粒輻射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，C正確；熱輻射不一定需要高溫，任何溫度都能發(fā)生熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)，D正確．2．黨的二十大報(bào)告中提到，我們加快推進(jìn)科技自立自強(qiáng)，一些關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，衛(wèi)星導(dǎo)航、量子信息等取得重大成果；建成世界最大的高速鐵路網(wǎng)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得重大成就．高鐵將擁有基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、5G通信技術(shù)的空天地一體化的“超級(jí)大腦”．與4G相比，5G具有“更高網(wǎng)速、低延時(shí)、低功率海量連接、通信使用的電磁波頻率更高”等特點(diǎn)．與4G相比，5G使用的電磁波