第13章-第4-5节-电磁波的发现及应用-能量量子化--新教材高中物理必修第.pdf

第4节电磁波的发现及应用

第5节能量量子化

课程内容要求核心素养提炼

1．了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波的

1．物理观念：电磁场，电磁波的波长、频率、

形成和传播．

波速，电磁波谱，热辐射，能量子，能级．

2．知道波长、频率、波速，了解电磁波谱．

2．科学思维：(1)电磁波的形成和传播．(2)

3．知道普朗克关于能量子的概念，了解原子

能量子观点的建立和意义．

的能级和能级跃迁．

一、电磁波的发现及应用

1．麦克斯韦电磁理论

(1)变化的磁场产生电场．

(2)变化的电场产生磁场．

(3)变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场．

2．电磁波

(1)麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦电

磁场理论．

(2)变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成了电磁波．

3．电磁波谱

(1)电磁波波速、波长、频率的关系式为c＝λf．

(2)电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱．

(3)不同电磁波有不同的特性，在生产、生活中具有广泛的应用．

①长波、中波、短波可用于广播及其他信号的传输．

②微波可用于卫星通信、电视等的信号传输．

③红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒，X射线可以用于诊断病情．

4．电磁波的能量

(1)赫兹用实验证实了电磁波的存在，说明电磁波是真正的物质存在．

(2)微波炉能加热食物，收音机能收到电台发射的电磁波，说明电磁波具有能量．

5．电磁波通信

(1)电信网、广播电视网、互联网、移动电话等都是通过电磁波传递信息．

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(2)电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播．

[判断]

(1)稳定的电场产生稳定的磁场．(×)

(2)电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播．(√)

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(3)电磁波的传播速度一定为3×10m/s．(×)

(4)电磁波具有能量可用于对物体加热，也可以携带信息，用于信息通信．(√)

二、能量量子化

1．热辐射

(1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫作热辐射．

(2)黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，经典的电磁理论不能解释黑体辐射的

实验规律．

2．能量子

(1)普朗克假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，最小能

量值ε叫作能量子．

(2)能量子的大小：ε＝hν，h称为普朗克常量．

(3)普朗克假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说是不连续(分立)的．

(4)爱因斯坦认为电磁场本身是不连续的，光本身是由能量子组成的，叫作光子．光子

的能量ε＝hν．

3．能级

(1)原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级．原子可以自发地从能量较

高的能级向能量较低的能级跃迁，放出光子．

(2)原子跃迁时放出光子的能量，等于前后两个能级之差．

[判断]

(1)物体在常温下也在不断地辐射电磁波．(√)

(2)黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波．(√)

(3)普朗克认为带电微粒的能量是量子化的．(√)

(4)原子发生能级跃迁时要放出光子．(×)

探究点一麦克斯韦的电磁场理论

1．对麦克斯韦电磁场理论的理解

恒定的电场不产生磁场