2021年新教材高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步5能量量子化課件新人教版必修3202103192

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步15能量量子化5能量量子化2知識點(diǎn)一熱輻射1.熱輻射:周圍的一切物體都在輻射

,這種輻射與物體的

有關(guān),所以叫作熱輻射.電磁波溫度2.我們周圍的物體都在進(jìn)行熱輻射.為什么我們的眼睛只能觀察到部分物體的熱輻射?熱輻射強(qiáng)度與什么因素有關(guān)?答案:溫度不同的物體輻射的電磁波的波長不同,波長較長的電磁波不能引起人的視覺,波長在一定范圍內(nèi)的電磁波才能引起人的視覺.熱輻射強(qiáng)度按波長分布情況隨物體的溫度不同而有所不同.知識點(diǎn)一熱輻射1.熱輻射:周圍的一切物體都在輻射33.什么是黑體?黑體能反射或輻射電磁波嗎?答案:如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射,這種物體就是黑體.黑體不能反射電磁波,但是可以向外輻射電磁波.4.煤煙(如圖)很接近黑體,其吸收率為99%,即投射到煤煙的輻射能量幾乎全部被吸收.一定量的煤煙在陽光下照射,它的溫度是否會一直上升(不考慮與空氣的熱交換)?答案:不會.煤煙吸收能量的同時還伴隨著能量的輻射,最終將趨于平衡,之后溫度不再升高.3.什么是黑體?黑體能反射或輻射電磁波嗎?答案:如果某種物體4知識點(diǎn)二能量子1.

做出了這樣的大膽假設(shè):振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的

,如ε、2ε、3ε……這個不可再分的

叫作能量子.2.能量子的大小為ε=hν,其中ν是電磁波的

,h是普朗克常量,其值為h=

.

3.愛因斯坦把能量子假設(shè)進(jìn)行了推廣,他認(rèn)為電磁場本身就是不連續(xù)的,也就是說,光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的,頻率為ν的光的能量子為

,這些能量子后來被叫作

.普朗克整數(shù)倍最小能量值ε頻率6.62607015×10-34J·shν光子知識點(diǎn)二能量子1.做出了這樣5知識點(diǎn)三能級1.普朗克的能量子假設(shè),在原子系統(tǒng)中是怎么體現(xiàn)的?什么叫能級?答案:原子的能量是量子化的,這些量子化的能量值叫作能級,不同的能級能量值不同.2.下圖是原子的發(fā)射光譜,原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線,如何用能級概念解釋?答案:原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出的光子的能量,等于前后兩個能級之差.由于原子的能級是分立的,所以放出的光子的能量也是分立的,因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線.知識點(diǎn)三能級1.普朗克的能量子假設(shè),在原子系統(tǒng)中是怎么體現(xiàn)6小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯誤的打“×”).1.只有高溫物體能發(fā)生熱輻射.(

)2.能完全吸收各種入射的電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體.(

)3.溫度越高,黑體輻射電磁波的強(qiáng)度越弱.(

)4.微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍.(

)5.能量子的能量是任意的,其大小與電磁波的頻率無關(guān).(

)6.氫原子的能級是連續(xù)的.(

)×√×√××小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯誤7探究一熱輻射問題情境1.把鐵塊投進(jìn)火爐中,剛開始鐵塊只發(fā)熱不發(fā)光,隨著溫度的升高,鐵塊會慢慢變紅,開始發(fā)光,如圖所示.不同溫度的鐵塊,為什么顏色不同?不同溫度的鐵塊熱輻射的強(qiáng)度相同嗎?這些事實(shí)說明了什么?答案:鐵塊的溫度升高,熱輻射中波長較短的成分越來越強(qiáng),所以鐵塊的顏色發(fā)生變化;鐵塊的溫度不同,熱輻射的強(qiáng)度不同;這說明熱輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同.探究一熱輻射問題情境1.把鐵塊投進(jìn)火爐中,剛開始鐵塊只發(fā)熱82.研究物體的熱輻射的規(guī)律,為什么要研究黑體輻射?答案:一般材料的物體,會反射電磁波,其輻射電磁波的情況與溫度和材料的種類及表面狀況有關(guān),而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān).3.黑體看上去一定是黑色的嗎?黑體在現(xiàn)實(shí)生活中是否存在?答案:黑體看上去不一定是黑色的.黑體是一個理想模型.現(xiàn)實(shí)中并不存在絕對黑體.2.研究物體的熱輻射的規(guī)律,為什么要研究黑體輻射?答案:一般9過程建構(gòu)1.對熱輻射的理解.(1)在任何溫度下,任何物體都會輻射電磁波,只是溫度低時輻射弱,溫度高時輻射強(qiáng),其輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同,這是熱輻射的一種特性.(2)在相同溫度下,不同物體所輻射的光譜成分有顯著的不同.過程建構(gòu)1.對熱輻射的理解.102.一般物體與黑體的比較.2.一般物體與黑體的比較.11【典例1】關(guān)于對黑體的認(rèn)識,下列說法正確的是 (

)A.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無關(guān)D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個帶小孔的空腔就可以近似為一個黑體【典例1】關(guān)于對黑體的認(rèn)識,下列說法正確的是 ()12解析:黑體自身能輻射電磁波,黑體不一定是黑的,選項A錯誤;黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān),選項B錯誤,選項C正確;帶小孔的空腔只吸收電磁波,不反射電磁波,因此帶小孔的空腔可以近似為一個黑體,選項D正確.答案:CD解析:黑體自身能輻射電磁波,黑體不一定是黑的,選項A錯誤;黑13探究二能量子和能級問題情境1.某激光器能發(fā)射波長為λ的激光.激光光量子的能量可以取任意值嗎?為什么?答案:不可以取任意值.因為光量子的能量不是連續(xù)的,而是一份一份的.2.普朗克常量為h,每個波長為λ的激光光量子的能量是多少?真空中的光速為c,如果激光發(fā)射功率為P,那么每秒發(fā)射多少個光量子?

探究二能量子和能級問題情境1.某激光器能發(fā)射波長為λ的激光143.原子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)時,釋放出的光子的頻率可以是任意值嗎?答案:不可以.因為各能級是分立的,放出的光子的能量也是分立的,由E=hν可知,原子躍遷時釋放出的光子的頻率也是一系列分立的值.3.原子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)時,釋放出的光子的頻率可15過程建構(gòu)1.在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動時,物體的運(yùn)動是連續(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,必須考慮能量量子化.2.通常情況下,原子處于能量最低的狀態(tài),這是最穩(wěn)定的.當(dāng)原子處于較高的能量狀態(tài)時,原子是不穩(wěn)定的,原子會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷,放出光子.3.原子從能量較高的能級(其能量記為Em)躍遷到能量較低的能級(其能量記為En,m>n)時,會放出能量為hν的光子,該光子的能量hν=Em-En,能級差越大,放出光子的頻率就越高.過程建構(gòu)1.在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動時,物體的運(yùn)動是連續(xù)的16【典例2】人眼對綠光較為敏感,正常人的眼睛接收波長為530nm的綠光時,只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺.普朗克常量為6.63×10-34J·s,光速為3.0×108m/s,則人眼能察覺到綠光時所接收的最小功率約是 (

)A.2.3×10-18W

B.3.8×10-19WC.7.0×10-10W D.1.2×10-18W

答案:A【典例2】人眼對綠光較為敏感,正常人的眼睛接收波長為53017課堂評價答案:BCD1.(多選)關(guān)于熱輻射,下列說法正確的是 (

)A.物體在室溫時,熱輻射的主要成分是波長較短的電磁波B.隨著溫度的升高,熱輻射中波長較短的成分越來越強(qiáng)C.給一塊鐵加熱,鐵塊依次呈現(xiàn)暗紅、赤紅、橘紅等顏色D.輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同,這是熱輻射的一種特性課堂評價答案:BCD1.(多選)關(guān)于熱輻射,下列說法正確的是18答案:BC2.(多選)關(guān)于對普朗克的能量子假設(shè)的認(rèn)識,下列說法正確的是(

)A.振動著的帶電微粒的能量可以是任意的值B.帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C.能量子與電磁波的頻率成正比D.這一假說與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾,因而是錯誤的答案:BC2.(多選)關(guān)于對普朗克的能量子假設(shè)的認(rèn)識,下列說193.很多地方用紅外線熱像儀監(jiān)測人的體溫,只要被測者從儀器前走,便可知道他的體溫是多少.關(guān)于紅外線熱像儀的原理,下列說法正確的是 (

)A.人的體溫會影響周圍空氣溫度,儀器通過測量空氣溫度便可知道人的體溫B.儀器發(fā)出的紅外線遇人反射,反射情況與被測者的溫度有關(guān)C.被測者會輻射紅外線,輻射強(qiáng)度按波長的分布情況與溫度有關(guān),溫度高時輻射強(qiáng)且波長較短的成分強(qiáng)D.被測者會輻射紅外線,輻射強(qiáng)度按波長的分布情況與溫度有關(guān),溫度高時輻射強(qiáng)且波長較長的成分強(qiáng)答案:C3.很多地方用紅外線熱像儀監(jiān)測人的體溫,只要被測者從儀器前走204.兩束能量相同的色光,都垂直射到物體表面,第一束光在某段時間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)與第二束光在相同時間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)之比為5∶4,則這兩束光的光子能量和波長之比分別為 (

)A.4∶5

4∶5

B.5∶4

4∶5C.5∶4

5∶4 D.4∶5

5∶4答案:D4.兩束能量相同的色光,都垂直射到物體表面,第一束光在某段時215.氦氖激光器發(fā)出波長為633nm的激光,當(dāng)激光器的輸出功率為1mW時,普朗克常量為6.63