【原】《能量量子化》教学

热辐射、量子论初步、原子能级。三块硬核知识，随便一块都是硬骨头。对没有热学、量子论初步、原子物理知识的学生来说，本节内容就是硬灌的天书。想要讲好，需要好好学习物理学史、科技史。

编写说明：

“本章是必修模块的最后一章，在力学和电学的基础上，落实课程标准“电磁场与电磁波初步”的要求，内容跨度大，但线索清晰． 从电和磁之间的联系讲到电磁感应，再到电磁场、电磁波，然后从任何物体都辐射电磁波，讲到黑体辐射，进而引出能量量子化。”

线索清晰？

计划让学生先通读全文，问问思路清晰不？能从文本中获得哪些有用信息？能否找出这些信息之间的逻辑关系。

理科内容，一整节没有逻辑关系的知识点，学生就听成了天书。

一.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，所以叫作热辐射。

开宗明义，醍醐灌顶，直接告你啥是热辐射，而且是所有物体，任何温度，只不过辐射的“参量”与物体的温度有关。通过上节内容，需要知道这种辐射实质是电磁波。冶金工业发展带动的理论研究。

辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。在知道了什么是热辐射后，简要给出了热辐射的规律。波长、频率仅凭上节的内容要做到理解我感觉基本做不到。

转一下折：除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的不发光物体的颜色就是反射光所致。热辐射是辐射电磁波，是内在的，是发自肺腑的。反射和吸收得也是电磁波，是针对外来的。反射和辐射不是一个东东，都是电磁波，来源不一样。

黑体：比黑还黑，黑至无形。黑还能看见，黑体是看不见看的。黑是借用了其只吸收不反射的特点。看见的黑色实际是反射的光线少。能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。全吸收了，不反射了，看不见了。不反射，但不停止辐射，热辐射是一种本能。

因为黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，所以，在研究热辐射的规律时，人们特别注意对黑体辐射的研究。

普通物体辐射加反射，都是一堆电磁波，是反射的呢？还是辐射的呢？不好区分。黑体黑的特别，只辐射不反射，而且这种辐射强度随波长分布只与温度有关。干嘛呢?这是？玩个黑体，测测电磁波，就可知道物体温度。传感器测温的逻辑。测温是干嘛?冶金工业对温度要求高呀，传统温度计玩不转了。

物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。

解释为啥辐射和温度扯上关系了。振动学生还没学，无规则热运动与温度有关也没学，这一下真不好解释了，一堆为什么就来了。温度越高，热运动越剧烈，带电粒子蹦跶的越快，电磁波频率越高。

问题就来了，这种经典的想法在黑体辐射这碰壁了。大神普朗克登场。

二.能量子

瑞利金斯也不提了，直接普朗克上台。中间曲折，实验图象，理论图象的差别统统一笔带过，一大块脑部的空白。

大神是怎么玩得？德国物理学家普朗克进行了多种尝试，进行了激烈的思想斗争。最后他不得不承认：微观世界的某些规律在我们宏观世界看来可能非常奇怪。激烈的思想斗争，斗争啥呢？斗争的是黑体辐射公式的解释权。普朗克的黑体辐射公式跟实验符合的很好，但无法用经典的电磁波理论解释。公式是为了拟合实验数据从数学上来得（学不好数学真的玩不转物理），数学的公式需要进行一个物理上的解释，但经典理论太离谱，而普朗克恰恰是在经典理论的滋养下成长的。让他“背叛”自己一直信仰的理论，他思想上能不激烈吗？

没有办法，为了使理论能解释实验数据，只能给理论赋予新的含义。

能量子，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。为啥这就和经典不一样了呢？经典是怎回事？没学振动、波动怎理解？

糊弄一下，经典是连续的。现代是离散的、量子化的。

量子化通俗解释一下，力学中学过的动能就是连续的。可这个辐射能是不连续的，只能是某个最小值的整数倍。和带电粒子的带电量类似。

量子化，人的个数就是量子化的，婴儿、老爷爷都是一个个的人，不因体重、身高搞歧视。楼梯台阶也是量子化的，宏观的连续只是“间隔”太小的一种错觉。一个斜面，人若小到原子量级，那就是崎岖不平的“台阶”，宏观世界的“知觉”弱，弱到无法感觉、测量出那个最小“单元”，就认为是连续了。

三.能级

这跨度，拉大胯的节奏。学生要不晕只能说明老师真的高明。

遇事不决、量子力学。量子理论开枝散叶的高光时刻。

光子、能级，只要有问题，就往量子化上靠。靠着量子化这颗刚成长的参天小树快速成长。

原子的能量也是量子化的，直接告你事实。所以原子的发射光谱是分立谱。进一步继续往懵了讲，微观世界和宏观世界不一样，是量子理论在支配着。现代社会，量子理论功不可没！