高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化导学案

能量量子化

【学习目标】

一、知识与技能

1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。

2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。

3．了解能量子的概念。

二、过程与方法

1．了解微观世界中的量子化现象。

2．比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

3．体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

三、情感、态度与价值观

1．领略自然界的奇妙与和谐。

2．发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘.

3．体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

【学习重点】

能量子的概念。

【学习难点】

能量子的概念。

【学习过程】

一、新课学习

（一）热辐射

1．热辐射现象

思考1：当你坐在火炉旁时有什么感觉？为什么会有这种感觉？

思考2：投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿是什么颜色？

（1）概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与_______________________有关，所以叫做___________。

铁块在加热的过程中从______________到________到________到________。

20瓦的白炽灯是________，200瓦的白炽灯________。

以上都说明所辐射电磁波的特征与________有关。

（2）特征：辐射强度及波长的分布随________变化；随着温度升高，电磁波的短波成分________。

激光、日光灯发光________热辐射。

（3）热辐射的主要成分：室温时，主要是___________________的电磁波；高温时，主要是___________________的电磁波。

①低温物体发出的是____________；

②炽热物体发出的是____________；

③高温物体发出的是____________。

思考3：那么物体除了辐射电磁波外，还会吸收、反射外界射来的电磁波吗？

2．黑体与黑体辐射

不同的物体吸收和反射电磁波的能力是____________。

概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为____________，简称____________。

注意：（1）黑体是个________________________。

（2）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与________________________有关。

3．黑体辐射的实验规律

黑体热辐射的强度与波长的关系：

随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度________________________，另一方面，辐射强度的极大值向波长____________的方向移动。

（二）能量子

1900年，德国物理学家____________提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不像经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量（称为____________）的整数倍，即：，1，2，3，…，n，n为正整数，称为量子数。

对于频率为的谐振子最小能量为____________

这个最小能量值，就叫做能量子，为________________________。

爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是有一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被叫做____________。

（三）能级

原子的能量是____________的。这些量子化的能量值叫做____________。

通常情况下，原子处于能级____________的状态，这是____________的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到____________能量状态。这些状态的原子是____________的，会自发地向能量____________能级跃迁放出光子，

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，由于原子的等级是分立的，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。

二、课堂练习

1．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

2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是(    )

A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的

B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关

C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关

D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体

3．红、橙、黄、绿四种单色光中,光子能量最小的是(    )

A．红光   B．橙光   C．黄光   D．绿光