1　能量量子化教学设计及教案分析

选修3-5 第十七章

波粒二象性

17.1能量量子化

★新课标要求

（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

了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。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

领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

★教学重点

能量子的概念

★教学难点

黑体辐射的实验规律

★教学方法

教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：

多媒体辅助教学设备

★课时安排

1 课时

【自主预习】

1.我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的________有关，所以叫做热辐射。2．如果某种物体能够________入射的各种波长的电磁波而不发生________，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关。

3．普朗克假说：振动着的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________，ε＝________，ν是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量。其值为h＝________ J·s。

【自主探究】

【黑体】

(1)热辐射

①定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。

②热辐射的特点

物体在任何温度下都会发射电磁波，热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。当物体温度较低时(如室温)，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波(在红外线区域)，不能引起人的视觉；当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大。

(2)黑体

①定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果一个物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

②黑体辐射的特性：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。

【习题】

1．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(

) A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波

B．温度越高，物体辐射的电磁波越强

C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关

D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色

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

B．黑体一定是黑色的

C．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，这个小孔就成了一个黑体

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

【黑体辐射】

黑体辐射的实验规律

(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。

(2)随着温度的升高

①各种波长的辐射强度都有增加；

②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

黑

体

一般物体

热辐射特点

辐射电磁波的强度按波长(或频率)的辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表分布只与黑体的温度有关

面状况有关

吸收及反射特点

完全吸收各种入射电磁波，不反射

既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关

【习题】

1．关于对黑体辐射的认识，下列说法正确的是(

) A．黑体热辐射的强度与波长无关

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．黑体辐射无任何实验

2．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知 (

) A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加

B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加

C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

【能量量子化】

普朗克认为,带电微粒的能量只能是某一最小能量在值的整数倍,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的,这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子,在微观世界中能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是分立的能量子大小:ε＝hν，ν是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量。其值为h＝6．63 x10—34J·s。

【习题】

1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的

(

)

A．木棒的长度

B．物体的质量

C．物体的动量

D．学生的个数

2．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

3．某种光的光子能量为E，这种光在某一种介质中传播时的波长为λ，则这种介质的折射率为(

) A.λEh

B.λEchch

C.λE

D.hλE

4．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表示普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为(

) A.Pchλ

B.hcλ

C.λPhc

D.λchP

5．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10—18J，已知可见光的平均波长约为60 μm，普朗克常量丸：6．63 x10—34J·s，则进人人眼的光子数至少为

(

) A．1个

B．3个

C .30个

D．300个

6．关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是(

) A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε

B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍

C．能量子与电磁波的频率成正比

D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的