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第五節 能量量子化導學案
課標要求： 知道光的能量是不連續的。初步了解微觀世界的量子化特征。
一、黑體輻射
1.一切物體都在輻射電磁波，輻射強度按波長的分布情況隨物體的 而有所不同，所以叫作 。物體在室溫時，熱輻射的主要成分是波長較 （填“長”或“短”）的電磁波，不能引起人的視覺。當溫度升高時，熱輻射中波長較 （填“長”或“短”）的成分越來越強，例如，投進火爐的鐵塊，剛開始只是發熱，并不發光。隨著溫度的升高，鐵塊會慢慢變紅，開始發光，依次呈現暗紅、赤紅、橘紅等顏色，直至成為 。
2.除了熱輻射外，物體表面還會 和 外界射來的電磁波。常溫下我們看到的不發光物體的顏色就是 光所致。如果某種物體能夠完全 入射的各種波長的電磁波而不發生 ， 這種物體就叫作黑體。黑體雖然不 電磁波， 但是卻可以向外
電磁波。
3. 在研究熱輻射的規律時，為什么人們特別注意對黑體輻射的研究？黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與它的 有關。19世紀末，通過大量實驗，科學家得到了黑體輻射的強度按波長分布的規律。
4.人們依據經典電磁理論解釋黑體輻射——物體中存在著不停運動的帶電微粒，帶電微粒的振動會產生變化的 ，從而產生電磁輻射，但是得到的理論公式與實驗規律總不能很好相符，甚至有的波段嚴重不符，使得經典電磁理論遇到了嚴重的困難。
二、能量子
1.1900年底， 大膽假設：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍。例如，可能是ε或2ε、3ε……這個不可再分的最小能量值ε叫作 ，它的大小為。是電磁波的頻率，是一個常量，后人稱之為 常量，其值為
h＝6.62607015×10-34 J·s。借助于 假說，得出了黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好。
的觀點與宏觀世界中我們對能量的認識有很大不同。例如，一個宏觀的單擺，小球在擺動的過程中，受到摩擦阻力的作用，能量不斷減小，能量的變化是 （填“連續”或“不連續”）的。而普朗克的假設則認為微觀粒子的能量是 的，或者說微觀粒子的能量是 〔填“連續”或“不連續、（分立）”〕）的。
3.年輕的 認識到了 假設的意義，并進行了推廣，認為電磁場本身就是 （填“連續”或“不連續”）的。 也就是說，光本身就是由一個個不可分割的 組成的， 頻率為的光的能量子為， 為 常量。
這些 后來被叫作 。
三、能級
1.微觀世界中能量取 （填“連續”或“分立”）值的觀念也適用于原子系統， 原子的能量是 的。這些 的能量值叫作能級。通常情況下，原子處于能量最低的狀態， 這是最穩定的。氣體放電管中的原子受到高速運動的電子的撞擊，有可能躍遷到較 （填“高”或“低”）的能量狀態。這些狀態的原子是不穩定的， 會自發地向能量較 （填“高”或“低”）的能級躍遷， 放出 。原子從 （填“高”或“低”）能態向 （填“高”或“低”）能態躍遷時放出的光子的能量，等于前后兩個能級之差。由于原子的能級是 （填“連續”或“分立”）的，所以放出的光子的能量也是 （填“連續”或“分立”）的，因此原子的發射光譜只有一些 （填“連續”或“分立”）的亮線。
2.19 世紀末20世紀初，物理學研究深入到微觀世界，發現了電子、質子、中子等微觀粒子，而且發現它們的運動規律在很多情況下不能用經典力學來說明。20世紀20年代， 建立了 ，它能夠很好地描述微觀粒子運動的規律，并在現代科學技術中發揮了重要作用。核能的利用、計算機和智能手機的制造、激光技術等的應用都離不開 ，它引領我們邁入了現代社會，讓我們享受到豐富多彩的現代生活。
四、練習與應用
1.對應于6.63 ×10-19J的能量子，求其電磁輻射的頻率和波長（h＝6.63×10-34 J·s）。
2.某光源的發光功率為33mW，向各個方向發射波長為600nm的單色光，
h＝6.6×10-34 J·s。 求：
一個光子的能量；
該光源每秒發射的光子數；
假如每秒進入人眼的能量至少為J時才能引起人的視覺感應，為了能看到該光源發出的光，人離該光源的最大距離。

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