高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第五节 量子化现象图片课件ppt

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第五节 量子化现象图片课件ppt，共35页。PPT课件主要包含了课前•自主预习，光是一种电磁波，能量子假说与光子假说，能量子，普朗克，光电子，波粒二象性，概率波，微思考，光的波粒二象性等内容，欢迎下载使用。

光与电磁波的物理本质是一致的，光是一种电磁波，它通过电场和磁场的相互激发可以在真空中传播．物理学家________用实验证实了电磁波的存在，并且证明了电磁波和光一样具有反射、________、干涉等性质．
1．定义：普朗克认为，振动着的带电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……这个不可再分的最小能量值ε叫做________．2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为_________ ______ (一般取h＝6.63×10－34 J·s)．3．能量的量子化：__________的假设认为，微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的．
4．光电效应：光照射在金属表面时，有时会从金属表面逸出电子，这种现象叫光电效应．逸出的电子叫__________．5．光的频率越高，照射阴极逸出的光电子动能越______；低于某一频率的光，无论光强多大，都__________产生光电子．6．光子：光的能量不是连续的，而是一份一份的，一份就是一个光子．光子的能量与它的__________成正比，即ε＝_______．7．光具有粒子性的同时，也具有波动性，这种性质叫光的____________．光的波动性不同于机械波，也不同于经典意义上的电磁波，而是一种__________．
普朗克是在什么情况下大胆提出能量量子化假说的？【答案】黑体辐射的实验规律在用当时已有的电磁场理论无法解释的情况下，普朗克大胆提出了能量量子化的假说，得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，并与黑体辐射的实验规律相当符合．
　　　　　(多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(　　)A．物体的带电荷量B．物体的质量C．物体的动量D．学生的个数【答案】AD【解析】所谓“量子化”应该是不连续的，而是一份一份的，故A、D正确．
1．光既具有波动性又具有粒子性的性质称为光的_____________．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________．
1．玻尔原子理论的基本假设：电子轨道半径__________，电子只能在某些__________的轨道上运动，电子在不同轨道上具有不同的________，这些量子化的能量值称为能级，只有当电子在不同轨道之间________时，才辐射光子．2．局限性：成功地解释了氢原子的_________和氢原子光谱的________特征，但是这一理论没有彻底摆脱经典物理学理论的束缚．
1．微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是________的，这些量子化的能量值叫做________．通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的．气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态．这些状态的原子是__________的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子．2．原子由高能级向低能级跃迁时放出________的能量，等于前后两个能级________．由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是______的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．
原子由高能量状态跃迁到低能量状态时，释放出的光子的频率可以是任意值吗？【答案】不可以，因各定态轨道的能量是固定的，由hν＝Em－En可知，跃迁时释放出的光子的频率，也是一系列固定值．
1．普朗克的量子化假设．(1)能量子．振动着的带电微粒的能量只能是最小能量值ε的整数倍．例如，可能是ε，2ε，3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．
(2)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(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．(3)能量量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫能量量子化．
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量子化．
例1　光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm，求400 nm、700 nm的电磁辐射的光子的能量是多少？【答案】4.97×10－19 J　2.84×10－19 J
变式1　某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为(　　)【答案】A
1．能级：微观世界的能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级．2．原子处于能量最低的状态是最稳定的．3．原子获得能量有可能跃迁到较高的能量状态，这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁．
4．原子从高能级向低能级跃迁放出的光子的能量等于前后两个能级之差，原子从低能级跃迁到高能级吸收光子的能量也等于前后两个能级之差．5．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，原子的发射光谱只有一些分立的亮线．
例2　一个氢原子从高能级跃迁到低能级，该氢原子(　　)A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少【答案】B【解析】氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子，能量减少，B正确，A、C、D错误．
变式2　关于玻尔理论，以下说法错误的是(　　)A．氢原子核外的电子轨道半径是量子化的，不是连续的，电子只能在特定轨道上运动B．氢原子核外电子在特定轨道上运动时，不辐射电磁波，不辐射能量C．只有当核外电子在不同轨道间跃迁时，氢原子才辐射光子D．氢原子的光谱线和太阳光谱一样，都是连续的谱线【答案】D
【解析】根据玻尔的氢原子理论，A、B、C正确；由于氢原子轨道量子化，因此跃迁辐射的光子也是量子化的，所以氢原子光谱是一些分立的线状谱，而不是连续谱，D错误．
光通信的发展光通信技术是构建光通信系统与网络的基础，高速光传输设备、长距离光传输设备和智能光网络的发展、升级以及推广应用，都取决于光通信器件技术进步和产品更新换代的支持．因此，通信技术的更新与升级将促使光通信器件不断发展进步．
我国通信市场的蓬勃发展以及我国通信设备成功的向海外市场拓展，正带动本土光器件产业提速发展，我国通信光电器件产业在全球市场的重要地位也日益显现．而下一代光通信系统的演进在很大程度上取决于通信光电子器件技术的进步，在这个市场与技术的转折点上，我国光通信技术正面临着重要的发展机遇．
例3　近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景．关于红外线和光通信，以下说法中正确的是(　　)①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输
③红外线的频率比可见光的频率高④红外光子的能量比可见光子的能量大A．①②B．③④　C．①③D．②④【答案】A
【解析】无线光通信技术是光信号在空气中直接传输，光纤通信中的光信号是在光纤中传输．不论哪种方式，传输的都是文字、数据和图像等信息．由电磁波谱可知红外线的频率比可见光的频率低，由爱因斯坦的光子论可知ε＝hν，红外光子的能量比可见光的光子能量小，故①②正确．
1．以下宏观概念中，属于“量子化”的是(　　)A．物体的长度B．物体所受的重力C．物体的动能D．车辆的多少【答案】D【解析】车辆的多少只能取正整数，不能取分数或小数，因而不连续的，是量子化的．长度、力以及动能的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．故D正确，A、B、C错误．
2．(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】根据热辐射定义知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，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B错误、C正确；根据黑体定义知D正确．