高中物理选修35：17.1能量量子化LI.ppt

《高中物理选修35：17.1能量量子化LI.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理选修35：17.1能量量子化LI.ppt（25页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、,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，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),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

2、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？,黑体辐射实验,迈克尔逊-莫雷实验,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,这两朵乌云到底是什么回事呢？,量子力学,相对论,微观领域,高速领域,经典力学,思考与讨论1:在火炉旁边有什么感觉?投在炉中的铁块开始是什么颜色？过一会又是什么颜色？,问题：1、什么是热辐射？热辐射的特点是什么？2、常温下我们所看到的物体的颜色是由什么决定的？,固体或液体，在任何温度下都在辐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

3、热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。,固体在温度升高时颜色的变化,例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色,一、热辐射现象,无论是高温物体还是低温物体，都有热辐射，所辐射的能量及波长的分布都随温度而变化。,例如，铁块随着温度升高：现象：表明：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。,不发光,暗红,赤红,橘红,黄白色,注意：激光、日光灯发光不是热辐射热平衡状态：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。,问题：3、什么是黑体？4、一般的热辐射和黑体辐射的区别是什么？5、黑体的实验规律是什么？6、维恩公式和瑞

4、利公式与黑体辐射规律理解一致吗？,思考与讨论2：一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处看窗内，你会发现什么？为什么？,二、黑体与黑体辐射 物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。,不透明材料制成的带小孔的空腔。,说明：黑体是个理想化的模型。例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但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。,三、黑体辐射的实验规律 研究黑体辐射的规律是了解一

5、般物体热辐射性质的基础。1、测量黑体辐射的实验原理图：加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。,。,2、辐射强度：单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。,发现：随温度的升高各种波长的辐射强度都在增加；绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动,辐射强度,3、经典物理学所遇到的困难解释实验曲线一朵令人不安的乌云,1）维恩的半经验公式：短波符合；长波不符合2）瑞利-金斯公式：长波符合；短波荒唐-紫外灾难,问题：7、什么是能量子？谁在什么时间提 出？8、普朗克常量的数值是多少？9、能量子引入物理学的意义。,普朗克能量子假

6、说 辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍 E=n n=1,2,叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数能量量子化 谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量 对于频率为 的谐振子，最小能量为：=h,h=6.62610-34Js 普朗克常量,四、能量子：超越牛顿的发现,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（称为能量子）的整数倍，即：1，2，3，.n。n为正整数，称为量子数。,意义：（阅读书本p29）P

7、lanck抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。,黑体辐射公式：1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式,M.Planck 德国人 18581947,(m),9,4,7,普朗克,实验值,1,2,3,5,6,8,普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都

8、以失败而告终之后，他才坚定地相信 h 的引入确实反映了新理论的本质。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和,h=6.62610-34,【例1】下列叙述正确的是（）A一切物体都在辐射电磁波 B一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波,ACD,【例2】炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的温度，这是根据什么道理?答案 根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，温度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为橙、黄、绿、蓝、

9、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度,【例3】对应于3.4l0-l9J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？,解析 根据公式=h和=c/得=/h=5.131014Hz=c/=5.8510-7m,问题：10、能量子提出以前人们对光的认识如何？11、什么是光电效应？谁做了相关实验？12、光电效应的实验规律是什么？,当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。,2.光电效应实验规律,.光电流与光强的关系,饱和光电流强度与入射光强度成正比。,.截止频率c-极限频率,对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率c。,当入射光频率 c 时，电子才能逸出金属表面；,当入射光频率 c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。,光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间10-9s。,