高中物理新教材同步必修第三冊(cè) 第13章 5　能量量子化同步講義

5能量量子化[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解熱輻射和黑體的概念.2.知道能量子的概念，知道普朗克常量.3.了解能級(jí)的概念．一、熱輻射1．概念：一切物體都在輻射電磁波，且輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射．2．特點(diǎn)：溫度升高時(shí)，熱輻射中波長(zhǎng)較短的成分越來越強(qiáng)．3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射．二、能量子1．概念：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)最小的能量值ε叫能量子．2．大?。害牛絟ν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．愛因斯坦光子說：光是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成，能量大小為hν，光的能量子稱作光子．三、能級(jí)原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級(jí)．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差.一、熱輻射能量子1．普朗克的能量子概念(1)能量子：普朗克認(rèn)為微觀世界中帶電粒子的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，當(dāng)帶電粒子輻射或吸收能量時(shí)，也只能以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得h＝6.63×10－34J·s，ν為電磁波的頻率．(2)能量的量子化：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)象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范圍內(nèi)取值是不連續(xù)的，即相鄰兩個(gè)值之間有一定距離．2．愛因斯坦的光子說光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光量子，簡(jiǎn)稱光子．頻率為ν的光子的能量為ε＝hν.光是一種電磁波，可見光的波長(zhǎng)的大致范圍是400～700nm.400nm、700nm電磁波輻射的能量子的值各是多少？答案4.97×10－19J2.84×10－19J解析根據(jù)公式ν＝eq\f(c,λ)和ε＝hν可知：400nm電磁波輻射的能量子ε1＝heq\f(c,λ1)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,400×10－9)J≈4.97×10－19J.700nm電磁波輻射的能量子ε2＝heq\f(c,λ2)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,700×10－9)J≈2.84×10－19J.二、能級(jí)1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級(jí)．2．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差．3．放出的光子的能量是分立的，所以原子的發(fā)射光譜是一些分立的亮線．(多選)下列說法正確的是()A．原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐?，可以連續(xù)變化B．原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)放出光子C．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，且光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差D．由于能級(jí)的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光譜只有一些分立的亮線答案CD解析原子的能量是量子化的，原子從高能級(jí)會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，向外放出光子．光子的能量hν＝E初－E末，由于能級(jí)的分立性，放出的光子的能量也是分立的.1．(能量的量子化)(多選)對(duì)于帶電微粒的輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法正確的是()A．以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的答案ABD解析帶電微粒輻射和吸收能量時(shí)是以最小能量值——能量子ε的整數(shù)倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的，故A、B、D正確，C錯(cuò)誤．2．(能量子)已知某單色光的波長(zhǎng)為λ，真空中光速為c，普朗克常量為h，則電磁波輻射的能量子ε的值為()A．heq\f(c,λ)B.eq\f(h,λ)C.eq\f(c,hλ)D．以上均不正確答案A解析由光速、波長(zhǎng)的關(guān)系可得出光的頻率ν＝eq\f(c,λ)，從而ε＝hν＝heq\f(c,λ)，故A正確．3．(能量子)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)射的光子數(shù)為()A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h) D．λPhc答案A解析每個(gè)光子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒鐘發(fā)光的總能量為P，則n＝eq\f(P,ε)＝eq\f(λP,hc).4．(能量子)神光“Ⅱ”裝置是我國(guó)規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可以獲得能量為2400J、波長(zhǎng)λ＝0.35μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？答案4.23×1021個(gè)解析紫外激光能量子的值為ε0＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.