高二物理人教版选修3-5同步课件：17-1能量量子化（可编辑）

高二物理人教版选修3-5同步课件：17-1能量量子化（可编辑） 高二物理人教版选修3-5同步课件:17-1能量量子化 第十七章 第一节 * * 课堂情景切入 知识自主梳理 重点难点突破 课后强化作业 考点题型设计 学习目标定位 课堂情景切入 知识自主梳理 重点难点突破 ?情景切入 1900年，德国物理学家普朗克提出了一个大胆的假设:粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍。这一假说不仅解决了热辐射问题，同时也改变了人们对微观世界的认识。 光在爱因斯坦的眼里成了“粒子”，电子、质子等在德布罗意看来具有了波动性„„ 光到底是什么,实物粒子真的具有波动性吗,让我们一起进入这种神奇的微观世界，去揭开微观世界的奥秘吧。 ?知识导航 本章内容涉及微观世界中的量子化现象。首先从黑体和黑体辐射出发，提出了能量的量子化观点，进而通过实验研究光电效应现象，用爱因斯坦的光子说对光电效应的实验规律做出合理解释， 明确了光具有波粒二象性，进而将波粒二象性推广到运动的实物粒子，提出了德布罗意波的概念，经分析和研究得出光波和德布罗意波都是概率波以及不确定性关系的结论。 本章学习过程中要掌握六个概念、三个规律、一个方程、一个关 系及一个假设。 六个概念:热辐射、黑体、黑体辐射、光强、光子、概率波。 三个规律:黑体辐射规律、光电效应规律、物质波的实验规律。 一个方程:光电效应方程。 一个关系:不确定性关系。 一个假设:普朗克的能量量子化假设。 本章内容可分为三个单元: 第一,二节 主要介绍了能量量子化和光的粒子性;第二单元 第三节 介绍了粒子的波动性;第三单元 第四,五节 介绍了概率波和不确定性关系。 本章的重点是:普朗克的能量量子化假设、光电效应、 光电效应方程、德布罗意波。本章的难点是:光电效应的实验规律和波粒二象性。 ?学法指导 1(重视本章实验的理解。本章知识理论性很强，涉及的新概念较多，也比较抽象，但它们作为物理量都有其实验事实基础，所以在学习时要结合实验来理解它们，就不会觉得那么抽象。 2(注意体会人类认识微观粒子本性的历史进程。人类认识微观粒子本性的进程是波浪形的，在曲折中前进，旧的理论总是被新发现、新的实验事实否定，为解释新实验事实又提出新的理论。光电效应和康普顿效应证明了光是一种粒子，但光的干涉和衍射又证明了光是一种波，因此光是一种波――电磁波，同时光也是一种粒子――光子。也就是说光具有波粒二象性。光在空间各点出现的概率是受波动规律 支配的，因此光是一种概率波。 3(学习本章知识会用到以前学过的知识，如光的干涉、衍射，弹性碰撞、动量定理和动能定理等，因此可以有针对性地复习过去的这些知识，对顺利学习本章内容会有帮助。 ?考纲须知 内容 要求 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 光电效应 爱因斯坦光电效应方程 第一节 能量量子化※ 了解黑体和黑体辐射的概念 理解能量子的概念，掌握计算能量子的方法 培养创新意识和探索精神 德国物理学家普朗克 如图 在研究电磁波的辐射问题时，首先提出了一个与人类直接经验相违背的大胆假说，即能量量子化假说。 你想探究什么是能量量子化吗, 知识点1 黑体与黑体辐射1.热辐射 1 定义:我们周围的一切物体都在辐射，这种辐射与物体的有关，所以叫热辐射。 2 特征:热辐射强度按波长的分布情况随物体的而有所不同。 电磁波 温度 温度 2(黑体 1 定义:如果某种物体在任何温度下能够完全吸收入射的而不 发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 2 黑体辐射的特征:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关。 各种波长的电磁波 温度 知识点2 黑体辐射的实验规律黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关，如图所示。 1 随着温度的升高，各种波长的辐射强度都; 2 随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长的方向移动。 温度 增加 较短 知识点3 能量子1.定义:普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的，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地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 整数倍 一份一份 2(能量子大小:ε,hν，其中ν是电磁波的频率，h称为常量，h,6.626×10,34J??s 一般取h,6.63×10,34J??s 。 3(能量的量子化 在微观世界中能量是的，或者说微观粒子的能量是的。 普朗克 量子化 分立 一、对黑体及黑体辐射的理解 热辐射特点 吸收、反射特点 一般物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面状况有关 既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 特别提醒:?1?热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。?2?黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在。?3?黑体看上去不是一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的;有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，例如:炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体?如太阳、白炽灯灯丝?也被看作黑体来处理。 “非典”期间，很多地方用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗, 答案:根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度。通过监测被测者辐射的红外线的情况就知道这个人的体温。 二、能量量子化 1(物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐 射的，谐振子的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，其中ν是谐振子的振动频率，h是一个常数，称为普朗克常量。 2(普朗克常量:h,6.63×10,34J??s 3(意义:可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象。 4(量子化现象:在微观世界中物理量分立取值的现象称为量子化现象。 5(量子化假设的意义 普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。普朗克常量h是自然界中最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征。 由能量量子化假说可知，能量是一份一份的，而不是连续的，在宏观概念中，举一些我们周围不连续的实例。 答案:人的个数，自然数，汽车等。 题型1 热辐射与黑体关于对黑体的认识，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 解析:黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，A错误。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，B错误，C正确。小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成了一个黑体，而不是空腔，D错误。 点评:黑体完全吸收电磁波而不反射，同时其本身也辐射电磁波;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与其他因素无关。 在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要的作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37?，它发出的最强的热辐射的波长为λm。根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm,2.90×10,3m??K。 1 老鼠发出最强的热辐射的波长为 A(7.8×10,5m B(9.4×10,6m C(1.16×10,4m D(9.7×10,8m 2 老鼠发生的最强的热辐射属于 A(可见光波段 B(紫外波段 C(红外波段 D(X射线波段 解析: 1 老鼠的体温T, 273，37 K,310K 由题设条件λm与T的近似关系式:λmT,2.90×10,3m??K 得λm,,m?9.4×10,6m，B正确。 2 可见光的波长范围4.0×10,7,7.0×10,7m，λm大于此范围，所以属于红外线，C正确。也可根据老鼠的体温不高不能辐射可见光进行判断。 题型2 普朗克能量子假说氦氖激光器发射波长为6328的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少,若该激光器的发光功率为18mW，则每秒钟发射多少个光子, 解析:根据爱因斯坦光子学说，光子能量E,hν，而λν,c，所以: E,,J,3.14×10,19J。 因为发光功率已知，所以1s内发射的光子数为: n,,个,5.73×1016个。 答案:3.14×10,19J 5.73×1016个 点评:求解本题的关键有两点:一是能根据已知条件求得每一个光子的能量，另外必须明确激光器发射的能量由这些光子能量的总和组成。 2012??昌乐二中高三质检 对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是 A(在相同介质中，绿光的折射率最大 B(红光的频率最高 C(在相同介质中，蓝光的波长最短 D(黄光光子的能量最小 解析:红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质，频率不变，B错。由色散现象，同一介质对频率大的光有大的折射率，A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C正确。频率大，光子能量大，D错。