能量量子化及波和粒子(老师用)

能量量子化：物理学的新纪元 一、黑体与热辐射

1、热辐射：

（1）定义;固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。

（2）特征：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

例如：铁块 温度↑ 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色，

从能量转化的角度来认识，铁块因温度升高发出不同的光波，是热能转化为电磁能的过程。 温度↑ 发射的能量↑电磁波的短波成分↑

（3）直觉:低温物体发出的是红外光 炽热物体发出的是可见光 高温物体发出的是紫外光

（4）注意：热辐射与温度有关，激光 日光灯发光不是热辐射

2、平衡热辐射：加热一物体, 物体的温度恒定时，物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量，这时得到的辐射称为平衡热辐射。

3、黑体

（1）定义：能全部吸收各种波长的辐射而不发生反射，折射和透

射的物体称为绝对黑体，简称黑体。

（2）黑体模型：空腔上的小孔、炼钢炉上的小洞等（见右图）

（3）特征：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关。

（4）黑体辐射的实验规律：随着温度的增高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。

二、能量子：超越牛顿的发现

1、普朗克能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... n ε. n 为正整数，称为量子数。

2、能量子：对于频率为ν的谐振子最小能量为h εν=

3、黑体辐射公式：32/2π()1h kT h M T c e ννν=- ，346.5510J s h -=??成功解释了实验规律。

波与粒子

一、实物粒子的波粒二象性：

1、德布罗意的假设

（1）德布罗意波：任何一个运动的物体都有一种波与它相对应，这种波叫物质波也称为德布罗意波．

（2）．德布罗意关系：粒子能量E 与相应的波的频率ν之间的关系为：E h ν=动量p 与相应波长λ之间的关系为： h P =λ

上述关系称为德布罗意关系．两式中的h 为普朗克常量．通过普朗克常量把粒子性和波动性联系起来．

2、德布罗意假说的实验探索

（1）．实验探究思路

干涉、衍射是波特有的现象．如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该能发生干涉和衍射现象．

（2）．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．

（3）说明：①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性．对于这些粒子，德布罗意给出的E h ν=和h P =λ关系同样正确． ②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长就很小，根本无法观察到它的波动性．

3、不确定性关系

（1）．微观粒子运动的基本特征：不再遵守牛顿运动定律．不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过概率做统计性的描述．

（2）．不确定性关系：以Δx 表示粒子位置的不确定量，以Δp 表示粒子在x 方向上的动量的不确定量，那么4h x p π

≥ΔΔ，式中h 是普朗克常量． 说明：①不确定性关系4h x p π≥

ΔΔ是量子力学的一条基本原理，是物质的波粒二象性的生动体现． ②由4h x p π

≥ΔΔ可知，虽然我们不能准确知道单个粒子的实际运动情况，但粒子出现的位置并不是无规律可循的，我们可以知道大量粒子运动的统计规律，可以知道粒子在某点出现的概率．

4、电子云;

为了形象描述电子的分布情况，人们在原子核周围画一些疏密不同的点，若某一空间范围内电子出现的概率大，则这里的点就密集；若某一空间的范围内电子出现的概率小，则这里的点就稀疏．这种用点的疏密表示的电子出现的概率分布，称为电子云．

5、“基本粒子”初步

(1)19世纪末，人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的 最基本的粒子，并把它们叫做“基本粒子”．

从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的，科学家们进一步发现质子、中子等本身也是复合粒，它们也有自己的复杂结构．

(2)．自然界中存在四种相互作用：引力相互作用(引力)、电磁相互作用(电磁力)、强相互作

用(强力)、弱相互作用(弱力)

(3)“基本粒子”家族：按粒子参与相互作用的性质来分，可将其分为媒介子、轻子和强子． 强子是有内部结构的，它由更基本的成分—夸克组成．

(4)“基本粒子”的探测：加速器和探测器是研究粒子物理的主要工具，探测器分两大类：一类是，计数器、一类是径迹探测器．

六、恒星的演化

1．恒星的形成：大爆炸后，在万有引力作用下形成星云团，进一步凝聚使得引力势能转变为内能，温度升高，直到发光，于是恒星诞生了．

2．恒星演变：核聚变反应，层级递进地在恒星内发生，直到各种热核反应不再发生时，恒星的中心密度达到极大．

3．恒星归宿：恒星最后的归宿有三种，它们是白矮星、中子星、黑洞．

七、极大与极小的奇遇

1．宇宙大爆炸至今，经历了至少150亿年，这是一个漫长的历程，大宇宙的演化、与微小的基本粒子紧密地联系在一起了．

2．在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经过强子时期，轻子时期，核合成时期，继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离组成恒星和星系.

一、对物质波的理解

1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．

2．物质波波长的计算公式为h P =λ，频率公式为E h

ν= 3．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．

【例1】 下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是( C )

A ．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波

B ．X 光的衍射证实了物质波的假设是正确的

C ．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的

D ．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性

例2】如果一个中子和一个质量为10 g 的子弹都以103 m/s 的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为1.67×10－27 kg ，普朗克常量为6.63×10－34 J ·s) 答案:4.0×10－10 m, 6.63×10－35 m

二、对不确定性关系的理解

1．不确定性关系

微观粒子运动的位置不确定量Δx 和动量的不确定量Δp 的关系式为4h x p π

≥ΔΔ，其中h 是普朗克常量，这个关系式叫不确定性关系．

2．不确定性关系表明

微观粒子的位置坐标测得越准确(即Δx 越小)，则动量就越不准确(即Δp 越大)；微观粒子的动量测得越准确(即Δp 越小)，则位置坐标就越不准确(即Δx 越大)．

注意 不确定性关系不是说微观粒子的坐标测不准，也不是说微观粒子的动量测不准，更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准，而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准．

3．不确定性关系是自然界的一条客观规律

对任何物体都成立，并不是因为测量技术和主观能力而使微观粒子的坐标和动量不能同时

测准．

对于宏观尺度的物体，其质量m 通常不随速度v 变化(因为一般情况下v 远小于c)，即p m v ΔΔ＝，所以4h x v m

π≥ΔΔ.由于m 远大于h ，因此Δx 和Δv 可以同时达到相当小的地步，远远超出最精良仪器的精度，完全可以忽略．可见，不确定现象仅在微观世界方可观测到．

【例3】一颗质量为10 g 的子弹，具有200 m/s 的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定范围为多大？

解：子弹的动量:s kgm s kgm mv p /0.2/20001.0=?==

动量的不确定范围s kgm s kgm p p /100.2/210

0.1%01.044--?=??=?=?由不确定关系式π

4h p x ≥??，得子弹位置的不确定范围 m m p h x 31434

106.210

0.214.341063.64---?=????=??=?π 例2．一电子具有200 m/s 的速率，动量的不确定

范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大?解 : 电子的动量为:s kgm s kgm mv p /108.1/20010

1.92831--?=??== 动量的

不确定范围s kgm s kgm p p /108.1/108.1100.1%01.032284---?=???=?=?由不确定关系式，得电子位置的不确定范围m m p h x 33234

109.210

8.114.341063.64---?=????=??=?π借题发挥：我们知道，原子核的数量级为10－15 m ，所以，子弹位置的不确定范围是微不足道的．可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定性关系对宏观物体来说没有实际意义

针对训练1、在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10-9m ，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？

解析:由题意可知光子位置的不确定量Δx ＝1.0×10-9m ，解答本题需利用不确定性关系． 单缝宽度是光子经过狭缝的位置不确定量，即1.0×10-9m ， 由4h x p π

≥ΔΔ有：349 6.6310?·1.010?4S m p J π--???≥得265.310?/p kg m s -?≥? 三、“基本粒子”初步认识

分类 作用 强 子 强相互作用 质子、中子、超子、 质子是最早发现的强子

强子又分为介子和重子两类

强子有内部结构

轻 子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子

现代实验还没有发现轻子的内部结构

每种轻子都有对应的反粒子

媒介子

传递各种相互作用 光子、中间玻色子、胶子 光子传递电磁相互作用

中间玻色子传递弱相互作用

胶子传递强相互作用 【例4】目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两夸克组成，u 夸克带电荷量为23e +，d 夸克带电荷量为13

e -，e 为基元电荷，下列论断中可能正确的是( B )

A ．质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成

B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成

C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成

D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成

解析: 针对训练2、已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u 或夸克d)和一个反夸克(反夸克u 或反夸克d )组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e 为元电荷.

答案：AD 下列说法正确的是

A ．π＋由u 和d 组成

B ．π＋由d 和u 组成

C ．π－由u 和d 组成

D ．π－由d 和u 组成

人教版选修35能量量子化第1课时教案

教学课题：第一节能量量子化 教学目标 1、知识与技能： （1）了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射 （2）了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系 （3）了解能量子的概念 2、过程与方法： 了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 3、情感态度与价值观： 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 教学重点: 能量子的概念 教学难点: 黑体辐射的实验规律 教学过程： 材料鉴赏： 19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。 在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。 另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。 当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言: “科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了”。 --开尔文-- 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----” 这两朵乌云是指什么呢？ 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。 后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。 普朗克量子力学的诞生、相对论问世 然而, 事隔不到一年(1900年底)，就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理

量子定义

1概念 2简介 3象简介量子 量子不是分子、原子、电子、质子这些粒子上的概念，任何物理量如果存在最小的不可分割的单位，那么这样的物理量就是量子化的，它的最小单位就叫量子。 在传统力学里面我们的物理量都是连续的，以能量为例，我们可以要1焦耳的能量，可以要0.1焦耳的能量，可以要0.000001焦耳的能量，而且只要我们高兴，似乎我们可以要无穷小的能量(只要科技手段足够发达)。但是量子力学告诉我们，你想要无穷小的能量是不可能的，因为能量是量子化的，它有一个最小不可分的能量单位，你小到这里就不能再小了，所有的能量都是这个最小能量的整数倍。 量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。 19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了广义相对论描写的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 两个粒子互相纠缠，即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。这个现象就是量子纠 缠。

4 介 量子通信有两个方向。第一个是量子加密通信(量子密钥)，另外一个是超光速信息传输。 量子加密通信，本身仍然符合相对论要求，信息的传输在光速限制以内。它的核心是利用不确定原理的推论量子不可克隆定理，制造量子纠缠态的密钥供通信双方共享，一旦窃听者试图测量密钥，纠缠态破坏，通信双方立刻知道被窃听，该段密钥被放弃，只有绝对安全的密钥予以保留。 超光速信息传输，从量子纠缠的角度看，通信的两端，对于传递的信息本身，无法超光速传输，即便接收到信息，编码也需要常规途径传送过来，信息内容传播仍然在光速限制以内。

能量量子化

17．1 能量量子化 高二物理组韦瑜教材分析、学情分析 本节由黑体和黑体辐射、黑体辐射的实验规律和能量子三部分内容组成。对黑体辐射的研究及由此引发的“紫外灾难”是19世纪初物理学天空中的“第三朵乌云”，然而正是在拨开“第二朵乌云”的过程中，物理学终于迎来了量子物理的曙光。本节的重点是对黑体辐射能量在不同温度下与波长关系的研究，难点是如何让学生理解能量量子化假说。对这部分内容，教材是按物理学史的发展展开的，目的是使学生能从前辈大师的工作中体会科学探究的真实过程。 教学目标 （一）知识与技能 1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射 2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系 3．了解能量子的概念 （二）过程与方法 了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 （三）情感、态度与价值观 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 教学重点 能量子的概念 教学难点 黑体辐射的实验规律 教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 课时安排 1 课时

教学过程 （一）引入新课 教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。） 19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到： “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----” 这两朵乌云是指什么呢？ 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。 然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。 点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化的发现（二）进行新课 1．黑体与黑体辐射 教师：在了解什么是黑体与黑体辐射之前，请同学们先阅读教材，了解一下什么是热辐射。 学生：阅读教材关于热辐射的描述。 教师：通过课件展示，加深学生对热辐射的理解。并通过课件展示，使学生进一步了解热辐射的特点，为黑体概念的提出准备知识。 （1）热辐射现象

17.1能量量子化：物理学的新纪元教学设计

《17．1 能量量子化：物理学的新纪元》教学设计 徐建强 河南省卢氏县第一高级中学 472200 来自人教网 一、三维目标： （一）知识与技能 1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射 2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系 3．了解能量子的概念 （二）过程与方法 了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 （三）情感、态度与价值观 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 二、教学重点 黑体辐射的实验规律；能量子的概念 三、教学难点 理解能量量子化假说 四、教学方法 教师启发、引导，学生自学、讨论、交流。 五、教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 六、课时安排 1 课时 教学设计 （一）引入新课 教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。） 19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发

言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----” 这两朵乌云是指什么呢 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，浇灌着两朵花蕾，事隔不到一年（1900年底），第一朵绽放出量子论的花瓣，紧接着（1905年）第二朵绽放出相对论的芳香。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。 点出课题：本节课我们就来体验第一朵鲜花的开放过程：物理学新纪元的到来――能量量子化的发现 （二）进行新课 1．黑体与黑体辐射 思考与讨论： 当你坐在火炉旁时有什么感觉为什么会有这种感觉（引出热辐射） 教师：指导学生阅读教材相应内容（4分钟）并完成以下内容。 自学提纲： 1、热辐射：周围的一切物体都在辐射，这种辐射与物体的 有关，所以叫做热辐射。（板书） 2、黑体： ①某种物体能够吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是，简称。（板书） ②一般材料的物体，辐射的电磁波除与有关，还与的种类及状况有关。 点评： （1）热辐射现象 热辐射的主要成分:室温时——波长较长的电磁波；高温时——波长较短的电磁波。 例如：铁块温度↑ 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色 热辐射解释：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。

第1节 能量量子化

第1节能量量子化 第2节光的粒子性 [随堂巩固] 1．(对黑体辐射规律的理解)(多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高 C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 解析由辐射强度随波长变化关系图知：随着温度的升高各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波，故B、C项正确。 答案BC 2．(能量子的理解及ε＝hν的应用)(多选)关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是 A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的 B．认为能量值是连续的 C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的 D．认为微观粒子的能量是分立的 解析普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的，故A、D正确。 答案AD

3．(光电效应现象)在用如图17－1－8所示装置做光电效应实验中，当紫外线照射锌板时，发现原本闭合的验电器指针发生了明显的偏转，则此时 图17－1－8 A．验电器的金属球不带电 B．验电器的金属指针带正电 C．锌板被紫外线照射到的一面带负电 D．锌板未被紫外线照射到的一面带负电 解析用弧光灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故B正确，A、C、D错误。 答案 B 4．(光电效应规律)关于光电效应，下列说法正确的是 A．当入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应 B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C．光电效应现象中存在极限频率，导致含有光电管的电路存在饱和电流 D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 解析光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，与入射光的强度无关，饱和电流的大小与极限频率无关，与入射光的强度有关；入射光的光强一定时，频率越高，光子的能量值越大，入射光中的光子的数目越少，单位时间内逸出的光电子数就越少。 答案 A 5．(光电效应方程的理解与应用)(多选)在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图17－1－9所示，

第十七章 波粒二象性 复习教案讲课教案

第十七章 波粒二象性 复习教案 17.1 能量量子化 知识与技能 （1）了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。 （2）了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。 （3）了解能量子的概念。 教学重点：能量子的概念 教学难点：黑体辐射的实验规律 教学过程： 1、黑体与黑体辐射 （1）热辐射现象 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。 （2）黑体 概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。 2、黑体辐射的实验规律 黑体热辐射的强度与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 提出1：怎样解释黑体辐射的实验规律呢？ 在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。（瑞利--金斯线，） 3、能量子： 1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε， 1ε，2ε，3ε，... n ε，n 为正整数，称为量子数。对于频率为ν的谐振子最小能量为： 0 1 2 3 4 6 (μ e 实验结果

高中物理《波尔的原子模型》优秀教学设计

第三节 波尔的原子模型
三维教学目标
1、知识与技能 （1）了解玻尔原子理论的主要内容； （2）了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。 2、过程与方法：通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。 3、情感、态度与价值观：培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。
教学重点：玻尔原子理论的基本假设。 教学难点：玻尔理论对氢光谱的解释。 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 （一）引入新课
提问： （1）α 粒子散射实验的现象是什么？ （2）原子核式结构学说的内容是什么？ （3）卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾？
b5E2RGbCAP
电子绕核运动（有加速度）
辐射电磁波
频率等于绕核运行的频率
能量减少、轨道半径减少
频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核
原子光谱应为连续光谱 （矛盾：实际上是不连续的亮线）
原子是不稳定的 （矛盾：实际上原子是稳定的）
为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在 1913 年提出了自己的原子结构假说。
（二）进行新课 1、玻尔的原子理论
（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并

不向外辐射能量。这些状态叫定态。 （本假设是针对原子稳定性提出的）p1EanqFDPw （2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子， 光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h? （本假设针对线状谱提出）DXDiTa9E3d ? Em ? En （h 为普朗克恒量）
（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的 可能轨道的分布也是不连续的。 （针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）RTCrpUDGiT
2、 玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时 的能量（包括动能和势能）公式：5PCzVD7HxA
轨道半径： rn
? n 2 r1
n=1，2，3……能
量：
En ?
1 E1 n2
n=1，2，3……式中 r1、E1、分别代表第一条（即
离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En 分别代表第 n 条可能轨道的半径和电子在第 n 条轨 道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子数。jLBHrnAILg
3、氢原子的能级图
从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。
xHAQX74J0X
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径 rn： rn=n r1， r1 代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径 r1=0.53×10 例如：n=2， r2=2.12×10
-10 -10
2
m
m
（2）氢原子的能级： 原子在各个定态时的能量值 En 称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量 En（包括动能和势能） En=E1/n
2
n=1，2，3， · · · · · ·LDAYtRyKfE
E1 代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量，E1=-13.6eV 注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半， 总能量为负值。Zzz6ZB2Ltk 例如：n=2，E2=-3.4eV， n=3，E3=-1.51eV， n=4，E4=-0.85eV，……dvzfvkwMI1
氢原子的能级图如图所示：
4、玻尔理论对氢光谱的解释

17.1能量量子化习题

能量量子化习题 [目标定位] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的实验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说． 一、黑体与黑体辐射 1．热辐射 (1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，所以叫热辐射． (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同． 2．黑体 (1)定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体． (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关． 想一想在火炉旁边有什么感觉投入炉中的铁块颜色怎样变化说明了什么问题 答案在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能量．投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关． 二、黑体辐射的实验规律 1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加． 2．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动． 想一想你认为现实生活中存在理想的黑体吗 答案现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型． 三、能量子 1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值叫做能量子． 2．大小：＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，数值h＝×10－34__J·s(一般h取×10－34 J·s)．

一、对黑体辐射规律的理解 1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． 2．黑体是指只吸收而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关． 3．黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图17－1－1所示． 图17－1－1 例1 图17－1－2 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图17－1－2所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是() A．T1>T2 B．T1

高中物理选修3-5教学设计 2.3 玻尔的原子模型 教案

2.3 玻尔的原子模型 知识与技能 （1）了解玻尔原子理论的主要内容； （2）了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。 过程与方法：通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。 情感、态度与价值观：培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。 教学重点：玻尔原子理论的基本假设。 教学难点：玻尔理论对氢光谱的解释。 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 课时安排 2课时 教学过程 引入新课: 1、α粒子散射实验的现象是什么？ 2、原子核式结构学说的内容是什么？ 3、卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾 教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。 新课教学: 1、玻尔的原子理论 （1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的） （2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出） （3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可 能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径： 12r n r n =

量子能量水

量子水是高能量健康饮用水的别称，是完全符合世界卫生组织标准的健康饮用水。在全球健康饮用水严重不足，仅有0.009%的居民能喝到真正天然健康水的今天，通过量子水处理技术获得的健康量子水已经成为人们优化体质，增加免疫力，延长寿命所必须的健康水。 定义：量子水是含有活性正能量的健康饮用水，也可称为高能量健康水，量子水必须具备七个基础条件：1、安全卫生；2、水硬度在30－200间；3、含有矿物质；4、弱碱性；5、含氧高；6、小分子团；7、具营养生理功能。 参数： 性状：无色、无味的液体 沸点：90-95℃（海拔为0m，气压为一个标准大气压时）。 凝固点：- 7 0℃ 化学式：H?O 结构式：H—O—H（两氢氧间夹角104.5°）。 软硬度：30－200间 矿物质：富含活性矿物质 酸碱度：PH值呈弱碱性7.45－8 分子团：超小分子团，一般为三个水分子 特性： 一、量子水完全符合世界卫生组织健康水标准： 1.安全卫生：不含任何对人体有毒有害及有异味的物质。 2.软硬适中：水的硬度介于30－200（以碳酸钙计）之间。 3.活化矿物质：人体所需的矿物质含量适中，且小分子易吸收。 4.弱碱性：PH值呈弱碱性7.45－8。 5.含氧高：水中溶解氧不低于每升7毫升及二氧化碳适度。 6.小分子团：仅由三个水分子组成，半幅宽小于100赫兹，且充满活力。 7.营养生理功能：具有溶解力、渗透力、扩散力、代谢力、乳化力、洗净力等。 二、量子水水十大独有功能 1，活化水呼吸，增加水活性，渗透力更强； 2，微量元素激活，增加水的营养性； 3，重金属惰化，分离净化，更纯净；

4，抗氧化，增强人体抗病能力； 5，抗酸化，净化体液环境； 6，抗糖化，有效缓解糖尿病； 7，溶脂，减少脂肪堆积及血液粘稠； 8，降解农药、毒素残留，清理体内毒素垃圾； 9、解除烟毒酒毒，减少烟酒伤害； 10、除去水中氯残留，水质更健康。 对人体的作用 1、量子水能够运载营养进入体内，补充人体所需营养素。 2、量子水分子量极小，能够进入任何细胞，帮助排除身体垃圾。 3、量子水能够承载大量健康能量和信息，促进身体新陈代谢。 4、量子水能够贮存大量健康能量和信息，持续作用于身体，改变体质。 喝量子水对健康的改变 1、提升细胞水分和营养，提高免疫力，预防疾病 2、促进肠细胞活力，加速蠕动，消除宿便，告别便秘 3、促进药吸收和药残渣排出，减少药物服用量，消除继发性失效 4、消除烟毒酒毒对肝肺造成的伤害，减少宿醉、咳嗽 5、促进孩子智力、体力发育，让孩子长得快、身体好，越变越聪明 6、使女性肌肤莹润，内用外用相结合，焕发青春光彩 7、健康长寿，好水让体质变好，长期饮用量子水可以延长寿命10—20年 如何获得量子水 毋庸置疑，找们都想喝对身体有益的量子水。但是，哪里去找真正的量子水呢？大致有以下三个途径： 1、大山深处无人区的泉水 火山深处处于原始状态，水生态环境未受到污染，冰川上的雪水、天上落下来的雨水、植被根系渗出的水被太阳、磁场和大地“量子化”后，变成了量子水。这些泉水几乎不需任何处理便可饮用，且甘甜可口，回味悠长。 2、良好自然环境和水生态地区的地下水 良好自然环境和水生态就是自然环境没有受到任何污染，水的循环、流转天然有序的状态。地表未经污染的雨水、雪水等一方面直接渗入地下，在渗透过程中，土壤、岩石在过滤净化的同时，其中的矿物质溶解于水中；另一方面，水源通过植被净化、利

能量量子化教学设计

能量量子化 【教学目标】 一、知识与技能 1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。 2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。 3．了解能量子的概念。 二、过程与方法 1．了解微观世界中的量子化现象。 2．比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。 3．体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 三、情感、态度与价值观 1．领略自然界的奇妙与和谐。 2．发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘。 3．体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 【教学重点】 能量子的概念。 【教学难点】 能量子的概念。 【教学过程】 一、复习提问、新课导入 教师：介绍能量量子化发现的背景： 19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声……等都遵循的规律——能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在

实验数据的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。” 这两朵乌云是指什么呢？ 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。 然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。 点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化。 二、新课教学 （一）热辐射 1．热辐射现象 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现热辐射现象称为热辐射。 （1）概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。 教师展示铁块温度升高的过程种颜色的变化： 从看不出发光到暗红到橘红到黄白色 再次举例一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯，20瓦的白炽灯是昏黄色，200瓦的白炽灯接近白色。 说明所辐射电磁波的特征与温度有关。 （2）特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。 教师强调：激光、日光灯发光不是热辐射。 （3）热辐射的主要成分：室温时，波长较长的电磁波；高温时，波长较短的电磁波。 ①低温物体发出的是红外光。 ②炽热物体发出的是可见光。

1能量量子化

1 能量量子化：物理学的新纪元 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射 2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系 3．了解能量子的概念 （二）过程与方法 了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 （三）情感、态度与价值观 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 ★教学重点 能量子的概念 ★教学难点 黑体辐射的实验规律 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。） 19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验

数据的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----” 这两朵乌云是指什么呢？ 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。 然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。 点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化的发现 （二）进行新课 1．黑体与黑体辐射 教师：在了解什么是黑体与黑体辐射之前，请同学们先阅读教材，了解一下什么是热辐射。 学生：阅读教材关于热辐射的描述。 教师：通过课件展示，加深学生对热辐射的理解。并通过课件展示，使学生进一步了解热辐射的特点，为黑体概念的提出准备知识。 （1）热辐射现象 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。 所辐射电磁波的特征与温度有关。 例如：铁块温度↑ 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色 从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。 （2）黑体 教师：除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。 概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。 教师：课件展示黑体模型。 不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。 2．黑体辐射的实验规律 教师：引导学生阅读教材“黑体辐射的实验规律” ，接合课件展示，讲解黑体辐射的实 黑体模型

光电效应(教学设计)

光电效应 一、基本知识点 1、热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。 （1）、物体在任何温度下都会辐射电磁波，温度不同，所辐射电磁波的频率、强度也不同。当物体温度较低时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波（在红外线区域），不能引起人的视觉；当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，如燃烧的炭块会发出醒目的红光。 （2）、绝对黑体：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果一个物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物质就是绝对黑体，简称黑体。 （3）、黑体辐射的实验规律 ①、对于一般材料物体，辐射的电磁波除与温度 有关外，还与材料的种类及表面状况有关； ②、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑 体温度有关； ③、随着温度的升高，一方面黑体辐射各种波长 的电磁波的本领增加； ④、另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方 向移动。 （3）、普朗克能量量子化假设 ①、能量子：黑体的空腔壁是由大量振子组成的；其能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。 ②、当振子辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份进行。这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，νεh =，其中ν是电磁波的频率，h 为普朗克常量（s J h ??=-341063.6） （4）、能量量子化：在微观世界里，能量不能连续变化只能取分立值，这种现象叫能量量子化。 （5）、普朗克的能量子假说的意义：传统电磁理论认为光是一种电磁波，能量是连续的，能量大小决定于波的振幅和光照时间。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了能量子假说，使人类对微观世界的本质有了新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响。 2、光电效应 （1）、光电效应现象： ①、赫兹最早发现了光电效应现象； ②、定义：在光的照射下物体发射电子的现象， 叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。 ③、光电效应实质：光现象 电现象 定义中的光包括不可见光和可见光 ④、使锌板发射出电子的光是弧光灯中紫外线。

一维无限量子深势阱能量

一维无限量子深势阱能量 学院：理学院 专业：应用物理学一班 姓名：黄凯 学号：10510111

一、摘要 本文主要从推导出量子阱一维空间中粒子的能量公式入手，介绍量子阱的基本理论，通过建立理想模型，利用一些基础知识从理论上推导出一维无限深势阱中势能与阱宽的关系，从而绘出能量与量子阱宽度的关系曲线。更直观的了解了势能随阱宽变化的变化趋势。 关键词： 量子阱 模型 势能 二、引言 量子阱是由两种不同的半导体材料相间排列形成宽度为d 的两个无限高势垒壁的具有明显量子限制效应的电子或空穴的势阱。最基本特征是，由于量子阱宽度(只有当阱宽尺度足够小时才能形成量子阱)的限制，导致载流子波函数在一维方向上的局域化。并在一维势力场作用下运动着，这个抽象出来的计算模型，称为一维无限深方形势阱，本文将建立理想模型，通过理论推导结合计算机模拟绘出E —a 曲线，更直观的了解了势能与阱宽的关系。 三、理论公式推导 设想在一维空间中运动的粒子是最简单的量子力学体系，这一体系施加给粒子的势能如下： ∞ )(x v ∞ 0)(=x u 0)(=x u 由定态薛定谔方程式Eu vu u m h =+?-2 22，粒子在势阱内的方程为：x d

0)(8)(2 222=+x u h mE dx x u d π （1） 式中：m 为粒子的质量，E 为粒子的总能量。 若令2 28h mE k π= （2） 则粒子在势阱内的方程可改写为： 0)() (22 2=+x u k dx x u d （3） （3）式的通解为kx B kx A x u cos sin )(+=。式中，A,B 为两个积分常数，可根据波函数的边界条件求出。据边界条件，0=x 时，0)0(=u ，由上式可知B=0，于是： kx A x u sin )(= （4） 又根据边界条件0=x 时，0)0(=u ,式（4）可写为： 0sin )(==kd A d u 一般来说，A 不能为零（否则)(x u 为零解，无意义），故必有0sin =kd ，即πn kd = 或d n k π= 1=n ，2, 3，…；将上式与（2）比较，可得在一维势阱中运动的粒子的能量值为： 2 2 2 8md h n E = 即2 2 22 2md n E π= 式中，n 是量子数，表明粒子的能量只能取不连续的离散的值。 四、数值模拟

2019-2020年高中物理 17.1《能量量子化：物理学的新纪元》教学设计 新人教版选修3-5

2019-2020年高中物理 17.1《能量量子化：物理学的新纪元》教学设计新 人教版选修3-5 【教学目标】 一、知识与技能 1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。 2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。 3．了解能量子的概念。 二、过程与方法 了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 三、情感、态度与价值观 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 【教学重点】 黑体辐射的实验规律；能量子的概念。 【教学难点】 理解能量量子化假说。 【教学方法】 教师启发、引导，学生自学、讨论、交流。 【教学用具】 投影片，多媒体辅助教学设备。 【课时安排】 1课时。

【教学过程】 一、引入新课 教师：介绍能量量子化发现的背景（课件展示） 19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声等都遵循的规律──能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……” 这两朵乌云是指什么呢？ 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，浇灌着两朵花蕾，事隔不到一年（1900年底），第一朵绽放出量子论的花瓣，紧接着（1905年）第二朵绽放出相对论的芳香。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。

IQ智能量子能量产品市场计划书精编

IQS智能量子能量产品市场计划书 一、产品概述 源自美国IQS智能量子公司的最新高科技产品—IQS量子能量饰品，将时尚与保健完美结合。美国智能量子方程式（IQS）有限责任公司位于亚力桑那州凤凰城，是专业化研发、生产智能量子产品的高科技企业。目前，美国智能量子方程式有限责任公司生产的IQS量子能量产品已作为增强健康、提高体能，调节人体平 衡的高科技健康产品，装备到美国的军队，警察等国家机构。2007年，美国IQS 智能量子产品通过国家兴奋剂及运动营养测试研究中心的兴奋剂检测、中国计量科学研究院的放射性检测，成为对提高人体综合体能的高科技健康产品。IQS公司摒弃食品保健、磁疗、钛金属疗法等传统方法，独辟蹊径，通过生物活性物质调节人体量子场来促进人体健康，超越了以往的磁疗等保健方式。当人们使用IQS智能量子产品时，具有与人体细胞共振频率相同的量子场能立即影响并矫正混乱的人体量子频率，使人体能量场达到平衡有序的健康状态，包括细胞传导的生物电活动得到平衡，以提高和平衡人体的体能，起到调节亚健康，增强人体免疫力，以及“非药物治疗”的作用。 （一）产品的市场概述 20世纪90年代以来，全球居民的健康消费逐年攀升，对健康保健品的需求十分旺盛。在按国际标准划分的15类国际化产业中，医药保健是世界贸易增长最快的五个行业之一，保健品的销售额每年以13%的速度增长。保健品产业之所以蓬勃发展，主要原因是人民生活水平明显提高；其次，人民生活方式的改变，是保健品产业发展的重要契机；多层次的社会生活需要，为保健品产业的发展提供了广阔空间；未来发展将呈现消费者群体多元化、保健品销售模式专营化、宣传模式推陈出新以及保健品成日常消费四大趋势。保健品在治疗一些慢性病，养生保健方面都有自身独特的优势，另一方面也是由于近年来受到一连串如SARS、甲流等传染病爆发的影响，人们为了抵御免疫力的下降开始加大了保健品的使用，同时，随着观念的变化，人们对生命健康、养生保健方面的需求不断加大，这些都促进了保健品行业近年来的飞速发展。目前全球有70%的成人处于亚健康状态，这为保健产品提供了很大的商业空间，保健产品的质量、功效、品牌、服务则是市场制胜法宝。而美国智能量子方程式（IQS）公司的技术专家运用生命科学理论，采用生物活性处理技术产生能量，再将能量通过声、光、电、磁等一系列信息技术注入到量子能量产品中，可以把不同频率的能量输入到金属、乳液、水中的高科技能量传输技术。美国IQS公司始建于1984年，一直致力于人类健康事业，至今已有4000万美国民众受益于IQS产品，口碑相传，好评如潮近年来IQS 产品已成为欧。美保健品市场的佼佼者，在非口服保健品类中一枝独秀。 （二）产品的独特优势 1、IQS产品可以改善睡眠、缓解疼痛、改善亚健康状态，降低各种疾病的发生

原子物理学教案ATOMIC3

第三章 量子力学导论 ? 问题的提出 玻尔理论的成功、历史评价、困难。 比如:卢瑟福的质疑、薛定谔的非难。 “当电子从一个能态跳到另一能态时，您必须假设电子事先就知道它要往那里跳”。 “电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，按照相对论，它的速度不能无限大，即不能超过光速，因此它必须经历一段时间。在这一段时间里，电子已经离开E 1态，尚未到达E 2态，那时电子处在什么状态呢？” ? 问题的解决（量子力学的基本概念） 波粒二象性（De-broglie 波假设）p h = λ、 不确定关系h x p ≥ΔΔ、波函数Ψ统计解释2Ψ。 De-Broglie 在1929年领取Nobel 奖时说：“一方面，并不能认为光的量子论是令人满意的，因为它依照方程E=hv 定义了光粒子的能量，而这个方程却包含着频率v 。在一个单纯的微粒理论中，没有什么东西可以使我们定义一个频率；单单这一点就迫使我们在光的情形中必须同时引入微粒的观念和周期性的观念”。 Bohr 在1922年领取Nobel 奖时承认“这一理论还是十分初步的，许多基本问题还没有解决”。 ? 不确定关系揭示的是一条重要的物理规律：粒子在客观上不能同时具有确 定的坐标位置及相应的动量。这个不确定性是由衍射现象决定的，是粒子波粒二象性的反映和体现。因此说玻尔的轨道是不存在的，应该用几率的观点来阐述电子的位置分布。 ? 假设微观粒子的状态用波函数描述，其模的平方决定粒子在空间中某位置 的概率。体现微观粒子具有波动性以及其运动的无规则、无轨道。测不准关系对这种运动给予了合理的解释。 本章内容属于选教内容，由专门的专业课《量子力学》课程完成。 历史进程： 19世纪末的三大发现：（近代物理的序幕） X 射线（1895年，第六章）； 放射性（1896年，第七章）； 电子（1900年，第一章）。 旧量子论的形成： 辐射源能量量子化的概念（1900，卢瑟福，黑体辐射） 光量子的概念（1905，爱因斯坦，光电效应） 量子态的概念（1913，玻尔，氢光谱） 泡利不相容原理，电子自旋假设（1925，泡利、乌伦贝克、古兹米特，塞曼效应、元素周期表） 本章内容：