能量量子化(人教版必修第三冊電磁波成分：電磁波的頻率范圍很廣。無線電波、光波（紅外線、

可見光、紫外線）、

X射線、

γ射線都是電磁波。復習回顧激發(fā)興趣燈泡關閉燈泡照射時1分鐘2分鐘3分鐘黑色紙袋里面

的溫度(℃)白色紙袋里面

的溫度(℃)分組實驗引入新課2.為什么黑色紙袋的溫度比白色紙袋溫度高？3.黑色紙袋吸收了燈泡的全部電磁波嗎？1.為什么燈泡照射時溫度會升高？反射

吸收

輻射

分組實驗引入新課“時間回到1900年...”科學的大廈已經基本完成，后輩的物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了追根溯源回顧1900麥克斯韋開爾文牛頓在加熱鐵塊的過程中，剛開始鐵塊只是發(fā)熱，并不發(fā)光。隨著溫度的升高，鐵塊會慢慢變紅，開始發(fā)光。鐵塊依次呈現暗紅、赤

紅、橘紅等顏色，直至成為黃白色。為什么會有這樣的變化呢？直接觀察親身體驗常溫下我們看到的物體顏色就是人的眼睛

接受到來自于該物體

的電磁波800K

1000K

1200K1400K爐中的鐵塊，

隨著溫度升高直接觀察親身體驗→→→我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，所以叫作熱輻射。物體在室溫時，熱輻射的主要成分是波長較長的電磁波，不能引起人

的視覺。當溫度升高時，熱輻射中波長較短的成分越來越強。單位時間內從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長的總輻射能，稱為輻射強度。大量實驗結果表明，輻射強度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。如何消除反射電磁波的影響，只研究物體輻射的電磁波與溫度的關系？直接觀察親身體驗一座建設中的樓房還沒有安窗子，盡管室內已經粉刷，知果從遠處觀察，你會發(fā)現什么?為什么?我們看教室里看起來很暗，實際上里面是明亮的。

因為它反射的光進

不到我們的眼睛，相當于被教室“消化

”了。理想模型深入思考黑體：如果一個物體在任何溫度下，

能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體稱為絕對黑體。簡稱黑體在空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔中會發(fā)生多次反射和吸

收，最終不能從空腔射出。這個小孔就可以看成一個絕對黑體。德國物理學家基爾霍夫首先

提出了絕對黑體的模型。黑體：理想化模型理想模型深入思考加熱空腔使其溫度升高，空腔就成了不同溫度下的黑體，從小孔向外的輻射就是黑體輻射。1.測量黑體輻射的實驗原理圖歸納分析提出理論測量系統平行光管三棱鏡空腔德國物理學家維恩在1896年提出了輻射強度按波長分布的理

論公式2.經典物理學所遇到的困難──解釋實驗曲線歸納分析提出理論實驗結果2.經典物理學所遇到的困難──解釋實驗曲線英國物理學家瑞麗在1900年提出了輻射強度按波長分布的理

論公式歸納分析提出理論實驗結果“湊出來”的內插公式11)

短波：2)

長波：3波爾茲曼1877年論文純熱力學的論證，

推導維恩公式：2.經典物理學所遇到的困難──普朗克能量子假說2)瑞利─金斯公式：長波符合，短波不符合1)維恩的公式：短波符合，長波不符合21900年10月魯本斯歸納分析提出理論全電磁譜

的公式結合熵1900年底，

普朗克作出了這樣的大膽假設：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍。例如，可能是ε或

2ε、3ε……這個不可再分的最

小能量值ε叫作能量子，

即能量是分立的。

它的大小為

是電磁波的頻率，

h

是一個常量，后人稱之為普朗克常量1918年，普朗克為此獲得了諾貝爾物理學獎。歸納分析提出理論黑體輻射實驗：隨著溫度的升高：（1）各種波長的輻射強度都有增加；（2）輻射強度的極大值向波長較短的方向

移動。借助于能量子的假說，普朗克得出的黑體輻射的強度按波長的分布公式，與實驗符合的非常好。宏觀世界的連續(xù)

性分立的，

量子化合理外推從“宏”到“微”python程序模擬連續(xù)微觀宏觀普朗克的量子化假設的意義:普朗克的能量子假設,對現代物理學的發(fā)展產生了革命性的影響，成為物理學發(fā)展史上一個重大轉折點。標志著人類對自然規(guī)律的認識已經從從宏觀領域進入微觀領域，

為量子力學的誕生奠定了基礎。

聯系生活實際說說你心中的連續(xù)性與量子化有什么區(qū)別？合理外推從“宏”到“微”年輕的愛因斯坦認識到了普朗克能量子的意義，他把能量子進

行了推廣，光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身

就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為

hν

,

h為普朗克常量。這些能量子后來被稱為光子。合理外推從“宏”到“微”1885年，巴耳末對當時已知的，在可見光區(qū)的4條譜線作了分析，發(fā)現這些譜線的波長可以用一個公式（

巴耳末公式）表

示：同樣，經典物理學無法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜的特征。合理外推從“宏”到“微”波爾原子結構假說

（1913）普朗克黑體輻射的量子論愛因斯坦的光量子論合理外推從“宏”到“微”（1）軌道量子化：圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數值（2）不同的軌道對應著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運動，卻

不輻射能量，

因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；玻爾認為，原子中電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動。但電子運行軌道的

半徑不是任意的，只有當半徑大小符合一定條件

時，這樣軌道才是可能的。電子在軌道上繞核的

轉動是穩(wěn)定的，不產生電磁輻射。分立軌道玻爾原子理論的基本假設針對原子核式結構模型提出1.軌道量子化

n=3

n=2

當電子在不同的軌道上運動時，具有不同的能量，這些量子化的能量值叫做能級。>能級：

量子化的能量值>定態(tài)：

原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)基態(tài)：能量最低的狀態(tài)（離核最近）激發(fā)態(tài)：其他的狀態(tài)針對原子的穩(wěn)定性提出量子數2.能量量子化——基態(tài)能級圖

激發(fā)態(tài)

mEE

4n=5n=4n=1EE5

4E

1v3232

15針對原子光譜是線狀譜提出電子從能量較高的定態(tài)軌道Em躍遷到能量較低的定態(tài)軌道En(m＞n)時，會放出能量為hν的光子，

hν

=Em－En

；反之，電子從較低的能量態(tài)En躍遷到較高的能量態(tài)Em

，吸收能量為hν的光子，光子

的hν

=Em－En

。

吸收光子

光子能量必須恰好等于能級差

躍遷低能級高能級3.頻率條件(躍遷假說)輻射光子玻爾理論對氫光譜的解釋：玻爾從上述假設出發(fā)，計算出了氫的電子的軌道半徑和對應的能量值（能級）

。n

E/eV

∞

04

-0.853

-1.512

-3.41

-13.6合理外推從“宏”到“微”