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(共32張PPT)
第三章　電磁場與電磁波初步
5. 微觀世界的量子化
核心素養：1.理解波粒二象性。2.初步了解微觀世界的量子化特征。3.知道能量量子 化的含義和能級的概念。
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研習任務一　波粒二象性
教材　認知
1. 光的波動性：光的干涉和 現象說明光具有波動性。
2. 光的粒子性： 現象證明了光的粒子性。
3. 光子：在空間傳播的光是不連續的，而是 的，每一份叫作一個光量 子，簡稱光子。
4. 光的波粒二象性：光既具有波動性，又具有粒子性，可以說光既是 ， 也是 ，它具有“波粒二象性”。
5. 波粒二象性不只是光才具有的特性，而是 世界的共性。 物體的 波動性我們檢測不到。
衍射　
光電效應　
一份一份　
電磁波　
光子流　
微觀　
宏觀　
研習　經典
A. 愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說
B. 光電效應現象說明了光的粒子性
C. 牛頓的微粒說與愛因斯坦的光子說本質上是不同的
D. 光的波動性和粒子性是相互矛盾的，無法統一
[解析]　愛因斯坦的光子說并沒有否定光的電磁說，只是在一定條件下光是體現粒子 性的，A錯；光電效應說明光具有粒子性，說明光的能量是一份一份的，B對；牛頓 的微粒說認為光是一種實物粒子，而愛因斯坦的光子說認為光是一種量子化的物質， C對；光的波動性和粒子性不是孤立的，而是有機的統一體，D錯。
BC
A. 光的色散和光的干涉
B. 光的干涉和光的衍射
C. 光的衍射和光電效應
D. 光的反射和光電效應
解析：光的色散現象，說明太陽光是復色光；光的干涉和光的衍射是波特有的現象， 說明光具有波動性，光電效應說明光具有粒子性，光的反射不能說明光具有波動性， 故C正確。
C
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研習任務二　能量量子化
合作　討論
如圖所示為我國首顆量子通信衛星“墨子號”。“墨子號”的成功發射使我國在 量子通信技術領域走在了世界前列。那么，量子通信的理論基礎是什么？
提示：量子通信的理論基礎來源于德國物理學家普朗克的能量量子化假設。
教材　認知
1. 能級：原子 的能量值。
2. 能級躍遷
（1）躍遷：把原子從一個能級變化到另一個能級的過程。
（2）原子處于能級最低的狀態時最 ，由高能級向低能級躍遷時放出 。
（3）能級差：原子從高能級向低能級躍遷時 光子的能量，等于前后兩個能 級之 。
量子化　
穩定　
光子
放出　
差　
3. 原子發射光譜的譜線是一些 的亮線。
分立　
[思考]　如何用能量量子化理論解釋原子的發射光譜是一些分立的亮線？
提示：由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發 射光譜只有一些分立的亮線。
核心　歸納
1. 普朗克的能量子概念
（1）能量子：普朗克認為微觀世界中帶電粒子的能量是不連續的，只能是某一最小 能量值的整數倍，當帶電粒子輻射或吸收能量時，也只能以這個最小能量值為單位一 份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗 克常量，通常取h＝6.63×10－34 J·s，ν為電磁波的頻率。
（2）能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續變化，只能取分立值，這種現象叫 作能量的量子化。量子化的基本特征就是在某一范圍內取值是不連續的。
2. 愛因斯坦的光子說
光不僅在發射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量 子組成的，這些能量子被稱為光子。頻率為ν的光子的能量子為ε＝hν。
3. 能級及能級躍遷
（1）能級：微觀世界的能量取分立值的觀念也適用于原子系統，原子的能量是量子 化的，這些量子化的能量值叫作能級。
（2）原子處于能量最低的狀態是最穩定的。
（3）原子獲得能量有可能躍遷到較高的能量狀態，這些狀態的原子是不穩定的，會 自發地向能量較低的能級躍遷。
（4）原子從高能級向低能級躍遷放出的光子的能量等于前后兩個能級之差，原子從 低能級躍遷到高能級吸收光子的能量也等于前后兩個能級之差。
研習　經典
A. 103 Hz B. 106 Hz
C. 109 Hz D. 1012 Hz
C
能量子問題的求解方法
名師點評
A. 原子的能量是連續的，原子的能量從某一能量值變為另一能量值，可以連續變化
B. 原子從低能級向高能級躍遷時放出光子
C. 原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，且光子的能量等于前后兩個能級之差
D. 由于能級的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光譜只有一些分 立的亮線
解析：原子的能量是量子化的，原子從高能級會自發地向低能級躍遷，向外放出光 子。光子的能量hν＝E初－E末，由于能級的分立性，放出的光子的能量也是分立的， 所以原子的發射光譜只有一些分立的亮線，故A、B錯誤，C、D正確。
CD
第*頁
課后提素養
基礎　題組
1. 思維辨析
×
√
D. 以上均不正確
A
A. 原子的能量是不可改變的
B. 原子的能量狀態是不連續的
C. 原子具有分立的能級
D. 原子從高能態向低能態躍遷，放出的光子能量取決于兩個能級的差值
解析：原子的能量是量子化的，即原子的能量狀態是不連續的、具有分立的能級，當 原子在這些能級之間發生躍遷時，只能吸收或者放出能量與能級差值相同的光子，故 選項B、C、D正確。
BCD
中檔　題組
A. 原子從低能級躍遷到高能級要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末兩個 能級的能量差
B. 原子不能從低能級向高能級躍遷
C. 原子吸收光子后從低能級向高能級躍遷，放出光子后從較高能級躍遷到較低能級
D. 原子躍遷時無論是吸收光子還是放出光子，光子的能量都等于始、末兩個能級的 能量差的絕對值
CD
A. 能量子假設最早是由愛因斯坦提出來的
B. 微觀粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍
C. 電磁波的波長越長，其能量子越大
D. 能量子假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，因而它一定是錯誤的觀點
B
A. 人的個數 B. 物體所受的重力
C. 物體的動能 D. 物體的長度
解析：依據普朗克量子化觀點，能量是不連續的，是一份一份地變化的，屬于“不連 續的，一份一份”的概念的是人的個數，故A正確，B、C、D錯誤。
A
A. 在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫一個光子
B. 光子是具有質量、能量和體積的實物微粒
C. 光子的能量跟它的頻率有關
D. 紫光光子的能量比紅光光子的能量大
解析：光是在空間傳播的電磁波，是不連續的，是一份一份的能量，每一份叫作一個 光子，A正確；光子沒有靜止質量，也沒有具體的體積，B錯誤；根據E＝hν可知光子 的能量與光子的頻率有關，紫光的頻率大于紅光的頻率，所以紫光光子的能量比紅光 光子的能量大，C、D正確。
B
A. 1個 B. 3個
C. 30個 D. 300個
B
第*頁
課時作業
[基礎訓練]
A. 物體的質量 B. 物體所受的力
C. 導體中的電流 D. 東北虎的個數
解析：所謂“量子化”，一定是不連續的，是一份一份的，故D正確。
A. 紅光 B. 橙光
C. 黃光 D. 綠光
解析：由E＝hν可知，紅光的頻率最小，其光子能量值最小。
D
A
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 物質發射（或吸收）能量時，能量不是連續的，而是一份一份進行的
B. 能量子假說中將每一份能量單位稱為“能量子”
C. 能量子假說中的能量子的能量ε＝hν，ν為電磁波的頻率，h為普朗克常量
D. 能量子假說認為能量是連續的
解析：能量子假說認為能量是不連續的，是以能量子為最小單位一份一份進行 的，能量子的大小ε＝hν，ν為輻射電磁波的頻率，h為普朗克常量，故D錯誤， A、B、C正確。
ABC
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 微觀粒子的能量變化是跳躍式的
B. 能量子與電磁波的頻率成正比
C. 紅光的能量子比綠光的大
D. 電磁波波長越長，其能量子越大
解析：微觀粒子的能量變化是跳躍式的，選項A正確；由ε＝hν可知，能量子與電磁波 的頻率成正比，選項B正確；紅光的頻率比綠光的小，由ε＝hν可知，紅光的能量子比 綠光的小，選項C錯誤；電磁波波長越長，其頻率越小，能量子越小，選項D錯誤。
AB
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 氫原子光譜中的亮線是由氫原子從高能級向低能級躍遷時釋放出光子形成的
B. 氫原子光譜不是連續的，是一些分立的亮線，說明了氫原子的能級是量子化的
C. 原子能量越高原子越穩定
D. 原子從高能級向低能級躍遷會放出光子，光子能量等于兩個能級之差
ABD
1
2
3
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5
6
7
8
[能力提升]
A. 4∶5，4∶5 B. 5∶4，4∶5
C. 5∶4，5∶4 D. 4∶5，5∶4
B
1
2
3
4
5
6
7
8
A. 2.1×1021個 B. 4.2×1021個
C. 2.1×1015個 D. 4.2×1015個
B
1
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3
4
5
6
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8
8. 氦氖激光器發射波長為632.8 nm的單色光，這種光的一個光子的能量為多少？若 該激光器的發光功率為20 mW，則每秒發射多少個光子？
答案：3.14×10－19 J　6.37×1016 個
1
2
3
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5
6
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8

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