《高中物理同步备课学案（2019人教版必修第三册）》第十三章 第五节 能量量子化

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第 5 节　能量量子化
知识点归纳
知识点一、热辐射
1．热辐射：
(1)定义：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)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。
2．热辐射规律：温度越高，热辐射中波长较短的成分越强。
3．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
4．对黑体的理解
(1)绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一
个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最
终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。
(2)黑体不一定是黑的，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，如炼钢炉口上的小孔。一些发光
的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。
5．黑体辐射：黑体向外辐射电磁波的现象。
6．黑体辐射特点：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。
7．一般物体与黑体的比较
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，
与材料的种类及表面状况有关
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
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
1
知识点二、能量子
1．能量子：1900 年底，普朗克做出了这样的大胆假设：振动着的带电微粒的能量只
能是某一最小能量值 ε的整数倍。例如，可能是 ε或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的。这个不可再分的最小能量值
ε叫作能量子。
2．能量子公式：ε＝hν，其中 ν是电磁波的频率，h是一个常量，叫普朗克常量(h＝
6.626×10－34 J·s)。
3．能量的量子化普朗克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。爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的 ，
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 ν的光的能量子为 hν，h为普朗克
常量。这些能量子后来被叫作光子。
4．能量子观点与黑体辐射实验的比较
普朗克能量子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分立的。
借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好。
5．对能量量子化的理解
(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”到另一状态，而不可能停
留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
(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能量量子化。
知识点三、能级
1．定义：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。
这些量子化的能量值叫作能级。
2．能级跃迁：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。这些状态的原子是不
稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。原子从高能态向低能态跃迁时放出
的光子的能量，等于前后两个能级之差。
3．原子处于能级最低的状态时最稳定，由高能级向低能级跃迁时放出光子。
4．原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于两个能级之差。
5．原子光谱的谱线是一些分立的亮线。
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