2015-2016学年高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第2讲 量子世界学案 鲁科版必修2

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1、第2讲　量子世界[目标定位]　1.通过对简单现象的探究，理解热辐射、黑体、能量子等概念.2.了解普朗克“量子假说”的背景，体会经典力学的局限性.3.了解爱因斯坦“光量子说”的含义，知道光具有波粒二象性.4.了解德布罗意的物质波假说及意义．一、“紫外灾难”1．热辐射：因物体中的______________受到激发而发射出________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______________热辐射而________热辐射的物体．3．“紫外灾难”：(1)实验曲线：

2、人们发现，黑体的单色辐出度与黑体的辐射波______和______有关，并得出了黑体的单色辐出度与辐射波________、________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______．这个与实验不符的结果出现在紫外区．想一想　是否只有高温物体才能辐射出电磁波？二、不连续的能量1．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________．E＝____(n＝0,1,2,3，…)(3)量子的能量：辐射中的一

3、份能量就是一个量子．量子能量的大小取决于辐射的______，量子的能量ε与______成正比．ε＝hν，公式中h＝________________，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．2．量子(化)含义所谓量子(或量子化)，本质是____________．三、物质的波粒二象性1．物理学史(1)光的微粒说的创始人是______，可以解释________、____________等．(2)光的波动说的代表人物是________．(3)光量子假设的提出者是____________，直到________的发现才验证了光量子假

4、说的正确性．2．光的本质：光具有____________，它在一定条件下，突出地表现出________，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出________．3．物质波：物理学家德布罗意进一步提出了________理论，根据这一理论，每个物质粒子都伴随着________，这种波被称为物质波，又称为________，戴维孙、革末及汤姆孙的____________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____________．想一想　如何理解光的波粒二象性？一、热辐射和能量量子化1．热辐射在任何温度下，任何物体都会发射电磁波．辐射

5、强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．这是热辐射的一种特性．同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高．温馨提示　热辐射是热传递的一种方式，它的特点是热不凭借其他物体即可直接传播．2．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叫做量子数．量子的能量：ε＝hν＝.式中h为普朗克常数(h＝6.63×10－34J·s)是微观现象量子特征的表征，ν为频率，c为真空的光速，λ为光波的波长．3．原子的能量分布(1)原子只能处于一

6、系列不连续的能量状态中．(2)原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道，即电子的轨道半径是不连续的．(3)原子的能量状态变化时，要吸收(或辐射)一定频率的光的能量hν，因此原子光谱是不连续的．4．量子假说的“灵魂”有不连续性温馨提示　在宏观世界中，量子化现象几乎显示不出来，因此它的状态变化是连续的，由于在微观世界中主要特征是量子化的，因此在宏观世界中总结出来的规律不能适用于微观世界．例1　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

7、电磁波在空间的传播是不连续的例2　太阳光垂直照射到地面上时，地面上1m2接受太阳光的功率为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·s，求地面上1m2面积上每秒接收到的可见光的光子数．思路分析　先求每个光子的能量―→据能量守恒列公式―→求解结论二、对波粒二象性的理解1．大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性．2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量，和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用

8、，因此称光