2018_2019学年高中物理第6章相对论与量子论初步第2节量子世界学案鲁科版必修

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1、第2节　量子世界学习目标核心提炼1.了解热辐射、黑体等概念。2.知道“紫外灾难”。3.知道普朗克的量子假说，理解量子化。4.理解物质的波粒二象性。3个概念——热辐射、黑体、物质波1个学说——普朗克的量子说2个公式——ε＝hν　E＝nε1个本质——光的本质一、“紫外灾难”　不连续的能量阅读教材第119～120页“紫外灾难”、“不连续的能量”部分，了解热辐射、黑体的概念，了解“紫外灾难”。1.热辐射因物体中的分子、原子受到激发而发射出电磁波的现象，称为热辐射。物体在任何温度下都会发生热辐射现象。2.黑体黑体是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个理想化模型，它是一个能完全吸收热辐

2、射而不反射热辐射的物体。3.“紫外灾难”(1)实验曲线：人们发现，黑体的单色辐出度与黑体的辐射波波长和温度有关，并得出了黑体的单色辐出度与辐射波波长λ、温度T之间关系的实验曲线。(2)“紫外灾难”：在推导符合实验曲线的公式时，发现结果与实验曲线不符合。这个与实验不符的结果出现在紫外区。4.普朗克的量子说(1)提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的。(2)含义：物体辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。E＝nε(n＝1，2，3，…)(3)量子的能量：辐射中的一份能量就是一个量子。量子的能量大小取决于辐射的波长，量子的能量ε与频率ν成正

3、比。10ε＝hν，公式中h＝6.63×10－34J·s，称为普朗克常量。普朗克常量是普朗克引进的一个物理普适常数，是微观现象量子特征的表征。5.量子(化)含义所谓量子(或量子化)，本质是不连续性。思维拓展你觉得夏天穿什么颜色的衣服最热？为什么？答案　夏天穿黑色衣服比穿浅色衣服感觉要热的多，因为黑色衣服吸收热辐射的能量多，反射热辐射的能量少，因而感觉要热得多。二、物质的波粒二象性阅读教材第121～122页“物质的波粒二象性”，了解物质的波动性和粒子性。1.物理学史(1)光的微粒说的创始人是牛顿，可以解释光的反射、光的颜色等。(2)光的波动说的代表人物是惠更斯。(3)光量子假设的提

4、出者是爱因斯坦，直到康普顿的发现才验证了光量子假说的正确性。2.光的本质光具有波粒二象性，它在一定条件下，突出地表现出微粒性，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出波动性。3.物质波物理学家德布罗意进一步提出了物质波理论，根据这一理论，每个物质粒子都伴随着一种波，这种波被称为物质波，又称为概率波，戴维孙、革末及汤姆孙通过电子衍射实验证实了物质波的存在。4.结论光与静止质量不为零的物质都具有波粒二象性。思考判断(1)个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。(　　)(2)光具有波粒二象性说明有的光是波，有的光是粒子。(　　)(3)波粒二象性是牛顿的微粒说与

5、惠更斯的波动说结合起来的学说。(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)×10　对量子化假设的理解[要点归纳]1.量子化假设：普朗克提出物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍，E＝nε，n＝1，2，3…n叫作量子数。量子的能量ε＝hν＝。式中h为普朗克常数(h＝6.63×10－34J·s)，是微观现象量子特性的表征，ν为频率，c为真空中的光速，λ为光波的波长。2.量子化：量子化的“灵魂”是不连续。在宏观领域中，这种量子化(或不连续性)相对于宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计，但在微观世界里，量子化(或不连续)是明显的，微观物质系统的存在、物体之间传递的相互

6、作用量、物体的状态及变化等都是量子化的。3.意义：成功解决了“紫外灾难”问题。[精典示例][例1](多选)关于量子假说，下列说法正确的是(　　)A.为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说B.量子假说第一次提出了不连续的概念C.能量的量子化就是能量的不连续化D.量子假说认为电磁波在空间的传播是不连续的解析　量子假说由普朗克提出，认为电磁波的发射和吸收都是不连续的，是一份一份进行的。它不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，揭开了物理学上崭新的一页，选项B、C正确。答案　BC量子化假设的应用技巧(1)量子化假设与传统的经典物理的连续性概念是不同的

7、，微观物质系统的存在是量子化的，物质间传递的相互作用是量子化的，物质的状态及其变化也是量子化的。(2)量子化假设说明最小能量ε＝hν由光的频率决定。宏观物体辐射的总能量与光子个数的关系E总＝N·hν。(3)由公式ν＝知，假设已知光在真空中的波长和速度，便可求出光的频率。再由ε＝hν便可知一份光量子的能量。10[针对训练1]太阳光垂直照射到地面上时，地面上1m2接收到的太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长约为0.55μm，普朗克常量h＝6.63×10－34J