13.5 能量量子化-2021-2022学年高二物理精讲精练（新人教版必修第三册）（原卷版）

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13.5 能量量子化

考点精讲

考点 1：对黑体和黑体辐射的理解

1．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。

2．一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

3.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。如图所示。

【例 1】　(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就

可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是(

)

A．T1>T2

B．T1＜T2

C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低

D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动

【技巧与方法】

熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键。随着温度的升高，各种波长的辐射本领都在增加，当黑体温度

升高时，辐射强度极大值向短波方向移动。

【针对训练】

1．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

考点 2：能量子的理解和计算

1．能量的量子化

在微观世界里，能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化。

2．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。

3．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。

【例 2】　人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光

的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为 6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光

时所接收到的最小功率是(　　)

A．2.3×10－18 W　　　 B．3.8×10－19 W

C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W

【技巧与方法】

有关能量子问题的解题技巧

(1)熟练掌握能量子的计算公式：ε＝hν＝。

(2)把握宏观能量 E＝Pt 与微观能量子的关系：E＝nε。

(3)正确建立模型。

【针对训练】

2．(多选)以下宏观概念中，是“量子化”的有(　　)

A．物体的带电荷量B．物体的质量

C．物体的动量 D．学生的个数

考点 3：能级　能级跃迁

1．能量量子化

（1）电子在可能轨道上运动时，虽然是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态

也称之为定态。

（2）由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的，这样的能量值，称为能级，

量子数n越大，表示能级越高。

（3）原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。

2．跃迁：原子从一种定态(设能量为 E2)跃迁到另一种定态(设能量为 E1)时，它辐射(或吸收)一定频率

的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。

【例 3】　氢原子在轨道半径 r1＝0.53×10－10 m 运动时能量最低，称为基态，能量 E1＝－13.6 eV。求

氢原子处于基态时：

（1）电子的动能；

（2）原子的电势能。

【针对训练】

3．(多选)下列关于氢原子能级叙述中正确的是 (　　)

A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波

B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量

C．原子内电子的可能轨道是连续的

D．原子内电子的轨道是不连续的

考点达标

◎考点一　对黑体和黑体辐射的理解

1．(多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法正确的是(　　)

A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波

B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高

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