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1、第六章电磁现象与电磁波第五节量子化现象学习目标学习目标学法指导学法指导1知知道道热热辐辐射射，了了解解黑黑体体辐辐射射，感感悟以实验为基础的科学研究方法悟以实验为基础的科学研究方法2了了解解能能量量子子的的概概念念及及提提出出的的科科学学过过程程，领领会会这这一一科科学学突突破破过过程程中中科科学学家的思想家的思想3了了解解能能级级、能能级级跃跃迁迁、能能量量量量子子化化、原原子子发发射射光光谱谱等等概概念念，初初步步认认识识量子力学的建立在科技中的重要作用量子力学的建立在科技中的重要作用1通通过过阅阅读读教教材材或或查查阅阅资资料料，了了解解黑黑体体辐辐射射，感感悟悟实实验验在在物物理理学学
2、中的重要作用中的重要作用2利利用用多多种种资资源源，了了解解普普朗朗克克能能量量子子假假设设，知知道道光光的的能能量量是是不不连连续续的的，初初步步了了解解微微观观世世界界的的量量子子化化特特征征，初初步步认认识识量量子子力力学学，能能很很好好地地描述微观粒子的运动规律描述微观粒子的运动规律知识导图知识导图课前 自主预习光光与与电电磁磁波波的的物物理理本本质质是是一一致致的的，光光是是一一种种电电磁磁波波，它它通通过过电电场场和和磁磁场场的的相相互互激激发发可可以以在在真真空空中中传传播播物物理理学学家家_用用实实验验证证实实了了电电磁磁波波的的存存在在，并并且且证证明明了了电电磁磁波波和和光
3、光一一样样具具有有反反射射、_、干干涉涉等等性质性质赫兹赫兹光是一种电磁波光是一种电磁波折射折射1定定义义：普普朗朗克克认认为为，振振动动着着的的带带电电微微粒粒的的能能量量只只能能是是某某一一最最小小能能量量值值的的_倍倍例例如如，可可能能是是、2、3这这个个不不可可再再分分的的最最小小能量值能量值叫做叫做_2能能量量子子大大小小：h，其其中中是是电电磁磁波波的的频频率率，h称称为为_(一般取一般取h6.631034Js)3能能量量的的量量子子化化：_的的假假设设认认为为，微微观观粒粒子子的的能能量量是是量量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立分立)
4、的的整数整数能量子假说与光子假说能量子假说与光子假说能量子能量子普朗普朗克克常量常量普朗克普朗克4光光电电效效应应：光光照照射射在在金金属属表表面面时时，有有时时会会从从金金属属表表面面逸逸出出电电子子，这种现象叫光电效应逸出的电子叫这种现象叫光电效应逸出的电子叫_5光光的的频频率率越越高高，照照射射阴阴极极逸逸出出的的光光电电子子动动能能越越_；低低于于某某一频率的光，无论光强多大，都一频率的光，无论光强多大，都_产生光电子产生光电子6光光子子：光光的的能能量量不不是是连连续续的的，而而是是一一份份一一份份的的，一一份份就就是是一一个个光子光子的能量与它的光子光子的能量与它的_成正比，即成正
5、比，即_7光光具具有有粒粒子子性性的的同同时时，也也具具有有波波动动性性，这这种种性性质质叫叫光光的的_光光的的波波动动性性不不同同于于机机械械波波，也也不不同同于于经经典典意意义义上上的的电电磁磁波，而是一种波，而是一种_光电子光电子大大不能不能频率频率h波粒二象性波粒二象性概率波概率波普朗克是在什么情况下大胆提出能量量子化假说的？普朗克是在什么情况下大胆提出能量量子化假说的？【答答案案】黑黑体体辐辐射射的的实实验验规规律律在在用用当当时时已已有有的的电电磁磁场场理理论论无无法法解解释释的的情情况况下下，普普朗朗克克大大胆胆提提出出了了能能量量量量子子化化的的假假说说，得得出出了了黑黑体体辐
6、辐射射的的强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度按波长分布的公式，并与黑体辐射的实验规律相当符合微思考微思考(多选多选)以下宏观概念中，哪些是以下宏观概念中，哪些是“量子化量子化”的的()A物体的带电荷量物体的带电荷量B物体的质量物体的质量C物体的动量物体的动量D学生的个数学生的个数【答案】【答案】AD【解解析析】所所谓谓“量量子子化化”应应该该是是不不连连续续的的，而而是是一一份份一一份份的的，故故A、D正确正确1光既具有波动性又具有粒子性的性质称为光的光既具有波动性又具有粒子性的性质称为光的_2概概率率波波：概概率率_的的地地方方落落下下的的光光子子多多，形形成成_；概率
7、概率_的地方落下的光子少，形成的地方落下的光子少，形成_波粒二象性波粒二象性光的波粒二象性光的波粒二象性大大亮纹亮纹小小暗纹暗纹1玻玻尔尔原原子子理理论论的的基基本本假假设设：电电子子轨轨道道半半径径_，电电子子只只能能在在某某些些_的的轨轨道道上上运运动动，电电子子在在不不同同轨轨道道上上具具有有不不同同的的_，这这些些量量子子化化的的能能量量值值称称为为能能级级，只只有有当当电电子子在在不不同同轨轨道道之之间间_时，才辐射光子时，才辐射光子2局局限限性性：成成功功地地解解释释了了氢氢原原子子的的_和和氢氢原原子子光光谱谱的的_特征，但是这一理论没有彻底摆脱经典物理学理论的束缚特征，但是这一
8、理论没有彻底摆脱经典物理学理论的束缚量子化量子化玻尔原子理论玻尔原子理论特定特定能量能量跃迁跃迁稳定性稳定性分立分立1微微观观世世界界中中能能量量取取分分立立值值的的观观念念也也适适用用于于原原子子系系统统，原原子子的的能能量量是是_的的，这这些些量量子子化化的的能能量量值值叫叫做做_通通常常情情况况下下，原原子子处处于于能能量量最最低低的的状状态态，这这是是最最稳稳定定的的气气体体放放电电管管中中的的原原子子受受到到高高速速运运动动的的电电子子的的撞撞击击，有有可可能能跃跃迁迁到到较较高高的的能能量量状状态态这这些些状状态态的的原原子子是是_的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子的，会自
9、发地向能量较低的能级跃迁，放出光子2原原子子由由高高能能级级向向低低能能级级跃跃迁迁时时放放出出_的的能能量量，等等于于前前后后两两个个能能级级_由由于于原原子子的的能能级级是是分分立立的的，所所以以放放出出的的光光子子的的能能量量也是也是_的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线量子化量子化能级能级能级能级不稳定不稳定光子光子之差之差分立分立原原子子由由高高能能量量状状态态跃跃迁迁到到低低能能量量状状态态时时，释释放放出出的的光光子子的的频频率率可可以以是任意值吗？是任意值吗？【答答案案】不不可可以以，因因各各定定态态轨轨道道的的能能量量是是固固定定的
10、的，由由hEmEn可可知，跃迁时释放出的光子的频率，也是一系列固定值知，跃迁时释放出的光子的频率，也是一系列固定值微思考微思考课堂 重难探究1普朗克的量子化假设普朗克的量子化假设(1)能量子能量子振振动动着着的的带带电电微微粒粒的的能能量量只只能能是是最最小小能能量量值值的的整整数数倍倍例例如如，可可能能是是，2，3当当带带电电微微粒粒辐辐射射或或吸吸收收能能量量时时，也也是是以以这这个个最最小小能能量量值值为为单单位位一一份份一一份份地地辐辐射射或或吸吸收收，这这个个不不可可再再分分的的最最小小能能量量值值叫叫做做能能量子量子能量子和光子能量子和光子(2)公公式式h，其其中中是是电电磁磁波波
11、的的频频率率，h称称为为普普朗朗克克常常量量，h 6.6261034Js(一般取一般取h6.631034Js)(3)能能量量量量子子化化：在在微微观观世世界界中中能能量量不不能能连连续续变变化化，只只能能取取分分立立值值，这种现象叫能量量子化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考虑量子化例例1(2023年年中中山山一一中中月月考考)人人眼眼对对绿绿光光最最为为敏敏感感，
12、正正常常人人的的眼眼睛睛接接收收到到波波长长为为530nm的的绿绿光光时时，只只要要每每秒秒有有6个个绿绿光光的的光光子子射射入入瞳瞳孔孔，眼眼睛睛就就能能察察觉觉普普朗朗克克常常量量为为6.6310-34Js，光光速速为为3.0108m/s，则则人人眼眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A2.310-18WB3.810-19WC7.010-10WD1.210-18W【答案】【答案】A变变式式1某某激激光光器器能能发发射射波波长长为为的的激激光光，发发射射功功率率为为P，c表表示示光光速速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为为普朗克常量，则激光器
13、每秒发射的光量子数为()【答案】【答案】A1能能级级：微微观观世世界界的的能能量量取取分分立立值值的的观观念念也也适适用用于于原原子子系系统统，原原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级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原子处于能量最低的状态是最稳定的3原原子子获获得得能能量量有有可可能能跃跃迁迁到到较较高高的的能能量量状状态态，这这些些状状态态的的原原子子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁能级、能级跃迁能级、能级跃迁4原原子子从从高高能能级级向向低低能能级级跃跃迁迁放放出出的的光光子子的的能能
14、量量等等于于前前后后两两个个能能级级之之差差，原原子子从从低低能能级级跃跃迁迁到到高高能能级级吸吸收收光光子子的的能能量量也也等等于于前前后后两两个个能能级之差级之差5由由于于原原子子的的能能级级是是分分立立的的，所所以以放放出出的的光光子子的的能能量量也也是是分分立立的的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线原子的发射光谱只有一些分立的亮线例例2一个氢原子从高能级跃迁到低能级，该氢原子一个氢原子从高能级跃迁到低能级，该氢原子()A放出光子，能量增加放出光子，能量增加B放出光子，能量减少放出光子，能量减少C吸收光子，能量增加吸收光子，能量增加D吸收光子，能量减少吸收光子，能量减少【答案】【答案】B
15、【解解析析】氢氢原原子子能能级级越越高高对对应应的的能能量量越越大大，当当氢氢原原子子从从较较高高能能级级向向较低能级跃迁时放出光子，能量减少，较低能级跃迁时放出光子，能量减少，B正确，正确，A、C、D错误错误变式变式2关于玻尔理论，以下说法错误的是关于玻尔理论，以下说法错误的是()A氢氢原原子子核核外外的的电电子子轨轨道道半半径径是是量量子子化化的的，不不是是连连续续的的，电电子子只只能在特定轨道上运动能在特定轨道上运动B氢氢原原子子核核外外电电子子在在特特定定轨轨道道上上运运动动时时，不不辐辐射射电电磁磁波波，不不辐辐射射能量能量C只有当核外电子在不同轨道间跃迁时，氢原子才辐射光子只有当核
16、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，都是连续的谱线氢原子的光谱线和太阳光谱一样，都是连续的谱线【答案】【答案】D【解析】【解析】根据玻尔的氢原子理论，根据玻尔的氢原子理论，A、B、C正确；由于氢原子轨道正确；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，立的线状谱，而不是连续谱，D错误错误核心素养应用光通信的发展光通信的发展光光通通信信技技术术是是构构建建光光通通信信系系统统与与网网络络的的基基础础，高高速速光光传传输输设设备备、长长距距离离光光传传输输设设备备和和智智能能光光网网络络的的发发展展、升升级级以以及及推推广广应应用用，都都取取决决于于光光通通信信器器件件技技术术进进步步和和产产品品更更新新换换代代的的支支持持因因此此，通通信信技技术术的的更更新新与与升升级将促使光通信器件不断发展进步级将促使光通信器件不断发展进步我国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，通信市场的蓬勃发展以及我国通信设备成功的向海
