2019_2020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2.docx

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1、第2节　量子世界　1.通过对简单现象的探究，建立热辐射、黑体、能量子的概念．　2.了解普朗克“量子假说”的背景和“量子假说”的主要内容，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．[学生用书P88]一、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．物体在任何温度下都会发射出各种波长的电磁波．2．黑体：一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体，它是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个理想模型．3．紫外灾难(1)实验曲线：人们发现，黑体的单色辐出度与

2、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(μm)、温度T(K)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．这个与实验不符的结果出现在紫外区．黑体是黑色的吗？热辐射的物体温度一定很高吗？提示：我们说的黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收电磁波的物体．热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都存在热辐射，只是温度的高低影响热辐射的强弱．二、不连续的能量1．量子假说的内容(1)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，即E＝nε(n＝1，2，3…)．(2)辐射是由一份份

3、的能量组成的，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成正比，即ε＝hν＝h，h为普朗克常数．2．量子化：本质是不连续性，在微观世界里，量子化或不连续性是明显的．微观物质系统的存在是量子化的，物体之间传递的相互作用量是量子化的，物体的状态及其变化也是量子化的．1．(1)首先提出量子理论的科学家是爱因斯坦．(　　)(2)一个量子就是组成物质的最小微粒，如原子、分子．(　　)(3)在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的．(　　)提示：(1)×　(2)×　(3)√三、物质的波粒二象性1．物理学史(1)光的微粒说的创始人

4、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)光量子假设的提出者是爱因斯坦，直到康普顿效应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、革末及汤姆孙的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．2．(1)光像原子一样是一种微粒，光又

5、像机械波一样是一种波．(　　)(2)波粒二象性是牛顿的微粒说与惠更斯的波动说结合起来的学说．(　　)提示：(1)×　(2)×　对量子化假设的理解[学生用书P89]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

6、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作用量、物体的状态及变化等都是量子化的．命题视角1　量子化假设的考查　(多选)关于对普朗克量子假说的认识，下列说法正确的是(　　)A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值εB．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C．量子的能量与电磁波的频率成正比D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的[解析]　根据普朗克量子假说：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可知，A错误，B、C正确；普朗克量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观

7、世界，D错误．[答案]　BC命题视角2　公式ε＝hν＝h的应用　根据量子理论，光子的能量E0＝hν＝h，其中c为真空中的光速、ν为光的频率、λ为光的波长，普朗克常数取h＝6.6×10－34J·s.已知太阳光垂直照射时，每平方米面积上的辐射功率为P＝1.35kW.假设太阳辐射的平均波长为＝6.6×10－7m则在垂直于太阳光的S＝1m2面积上，每秒钟内可以接收到多少个光子？[解题探究]　(1)太阳光垂直照射时，每平方米面积上每秒钟得到的阳光总能量E是多少？(2)每秒钟内接收到光子数N、每平方米面积上每秒钟得到的阳光总能量E与太阳光平均一个光子的能量E0

8、之间满足什么关系？[解析]　依题意，太阳光平均一个光子的能量为E0＝h，在1m2面积上，1s内得到的阳光总能量为E＝Pt，