17-1能量量子化
基础夯实
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
答案：D
解析：所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确。
2．关于黑体辐射的实验规律正确的有( )
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体热辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何实验
答案：AB
解析：黑体辐射的规律为随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
3．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
答案：A
解析：由E＝hν可知，红光的频率最小，所以光子能量最小。
4．关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是( )
答案：B
解析：根据黑体辐射的实验规律：随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，选项C、D错误。另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移动，选项A错误，B正确。
5．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( )
A．微波是指波长在10－3m到10m之间的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
答案：ACD
解析：微波是电磁波，其波长范围为10－3m到10m之间，微波能在真空中传播，故A对，B错；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C、D正确。
6．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为________个(取两位有效数字)。
第一节 能量量子化
教学目标：
（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：
投影片，多媒体辅助教学设备
教学过程：
（一）引入新课
教师：介绍能量量子化发现的背景：
19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的麦克斯韦方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望
新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”
也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？
一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而， 事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
1
17.1 能量量子化
学习目标
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．理解能量子的概念，掌握计算能量子的方法。
重点：能量量子化。
难点：黑体辐射的规律。
知识点一、黑体与黑体辐射
1．热辐射现象
（1）定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波， 这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。这种辐射与温度有关。
（2）特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
例如：铁块 温度↑ 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色，从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。
2．黑体
（1）除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同物体吸收和反射电磁波的能 力是不一样的。
（2）概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。
（3）研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。
（4）黑体辐射的特征：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。
3．对黑体的理解 2 （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）黑体看上去不一定是黑的，有些可看作黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。
【题 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
。
-可编辑修改- 17．1 能量量子化
高二物理组 韦瑜
教材分析、学情分析
本节由黑体和黑体辐射、黑体辐射的实验规律和能量子三部分内容组成。对黑体辐射的研究及由此引发的“紫外灾难”是19世纪初物理学天空中的“第三朵乌云”，然而正是在拨开“第二朵乌云”的过程中，物理学终于迎来了量子物理的曙光。本节的重点是对黑体辐射能量在不同温度下与波长关系的研究，难点是如何让学生理解能量量子化假说。对这部分内容，教材是按物理学史的发展展开的，目的是使学生能从前辈大师的工作中体会科学探究的真实过程。
教学目标
（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：
投影片，多媒体辅助教学设备
课时安排
1 课时 。
-可编辑修改- 教学过程
（一）引入新课
教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。）
19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”
