人教版選修35能量量子化 課件（16張）.ppt

第十七章波粒二象性 第一節(jié)能量量子化 物理學(xué)的新紀(jì)元 19世紀(jì)末頁 牛頓定律在各個領(lǐng)域里都取得了很大的成功 在機(jī)械運動方面不用說 在分子物理方面 成功地解釋了溫度 壓強(qiáng) 氣體的內(nèi)能 在電磁學(xué)方面 建立了一個能推斷一切電磁現(xiàn)象的maxwell方程 另外還找到了力 電 光 聲 等都遵循的規(guī)律 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 當(dāng)時許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績和勝利之中 他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了 材料鑒賞 于是1900年英國物理學(xué)家開爾文在瞻望20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展的文章中說到 也就是說 物理學(xué)已經(jīng)沒有什么新東西了 后一輩只要把做過的實驗再做一做 在實驗數(shù)據(jù)的小數(shù)點后面在加幾位罷了 但開爾文畢盡是一位重視現(xiàn)實和有眼力的科學(xué)家 就在上面提到的文章中他還講到 這兩朵烏云是指什么呢 熱輻射實驗 邁克爾遜 莫雷實驗 后來的事實證明 正是這兩朵烏云發(fā)展成為一埸革命的風(fēng)暴 烏云落地化為一埸春雨 澆灌著兩朵鮮花 普朗克量子力學(xué)的誕生 相對論問世 這兩朵烏云到底是什么回事呢 經(jīng)典力學(xué) 量子力學(xué) 相對論 微觀領(lǐng)域 高速領(lǐng)域 波粒二象性 第1節(jié)能量量子化 物理學(xué)的新紀(jì)元 思考與討論1 在火爐旁邊有什么感覺 投在爐中的鐵塊開始是什么顏色 過一會有是什么顏色 任何溫度下 宏觀物體都要向外輻射電磁波 電磁波能量的多少 以及電磁波按波長的分布都與溫度有關(guān) 故稱為熱輻射 室溫時波長較長的電磁波高溫波長較短的電磁波 熱輻射的主要成分 無論是高溫物體還是低溫物體 都有熱輻射 所輻射的能量及其按波長的分布都隨溫度而變化 一 熱輻射 熱輻射解釋 大量帶電粒子的無規(guī)則熱運動引起的 物體中每個分子 原子或離子都在各自平衡位置附近以各種不同頻率作無規(guī)則的微振動 每個帶電微粒的振動都會產(chǎn)生變化的電磁場 從而向外輻射各種波長的電磁波 形成連續(xù)的電磁波譜 熱平衡狀態(tài) 向外發(fā)射的電磁波能量 從外界吸收的能量 思考與討論2 一座建設(shè)中的樓房還沒安裝窗子 盡管室內(nèi)已經(jīng)粉刷 如果從遠(yuǎn)處看 把窗內(nèi)的亮度與樓房外墻的亮度相比 你會發(fā)現(xiàn)什么 為什么 二 黑體與黑體輻射 定義 如果一個物體在任何溫度下 對任何波長的電磁波都完全吸收 而不反射與透射 則稱這種物體為絕對黑體 簡稱黑體 用不透明材料制成一空心容器 壁上開一小孔 可看成絕對黑體 說明 黑體是個理想化的模型 例 開孔的空腔 遠(yuǎn)處的窗口等可近似看作黑體 對于黑體 在相同溫度下的輻射規(guī)律是相同的 三 黑體輻射的實驗規(guī)律 1 測量黑體輻射的實驗原理圖 2 輻射強(qiáng)度 單位時間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長的總輻射能 稱為輻射強(qiáng)度 斯特藩 玻耳茲曼定律 實驗發(fā)現(xiàn) 隨溫度的升高 各種波長的輻射強(qiáng)度都在增加 當(dāng)絕對黑體的溫度升高時 輻射強(qiáng)度的最大值向短波方向移動 3 維恩位移定律 4 經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難 解釋實驗曲線 1 維恩的半經(jīng)驗公式 公式適合于短波波段 長波波段與實驗偏離 公式只適用于長波段 而在紫外區(qū)與實驗不符 紫外災(zāi)難 2 瑞利 金斯公式 玻爾茲曼常數(shù)k 1 380658 10 23j k 普朗克的擬合結(jié)果 四 能量子 超越牛頓的發(fā)現(xiàn) 普朗克能量子假說 輻射物體中包含大量振動著的帶電微粒 它們的能量是某一最小能量的整數(shù)倍e n n 1 2 叫能量子 簡稱量子 n為量子數(shù) 它只取正整數(shù) 能量量子化 振子只能一份一份地按不連續(xù)方式輻射或吸收能量 h 6 626 10 34焦耳 普朗克常數(shù) 對于頻率為 的諧振子 最小能量為 h 意義 planck拋棄了經(jīng)典物理中的能量可連續(xù)變化 物體輻射或吸收的能量可以為任意值的舊觀點 提出了能量子 物體輻射或吸收能量只能一份一份地按不連續(xù)的方式