高二物理選修3-5第十五章波粒二象性 能量量子化課件

1、19世紀(jì)末頁(yè)，牛頓定律在各個(gè)領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(gè)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(shí)許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績(jī)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(guó)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：

2、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(shí)驗(yàn)再做一做，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)后面在加幾位罷了！,但開爾文畢盡是一位重視現(xiàn)實(shí)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(shí)驗(yàn),邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn),后來的事實(shí)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(duì)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(duì)論,微觀領(lǐng)域,高速領(lǐng)域,,

3、,,,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(huì)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(zhǎng)的分布都與溫度有關(guān)，故稱為熱輻射。,室溫時(shí) 波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波高溫 波長(zhǎng)較短的電磁波,熱輻射的主要成分:,無(wú)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(zhǎng)的分布都隨溫度而變化。,一、熱輻射

4、,熱輻射解釋：大量帶電粒子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)引起的。物體中每個(gè)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(wú)規(guī)則的微振動(dòng)，每個(gè)帶電微粒的振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，從而向外輻射各種波長(zhǎng)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(huì)發(fā)現(xiàn)什么？為什么？,二、黑體與黑體輻射,⑴定義：如果一個(gè)

5、物體在任何溫度下，對(duì)任何波長(zhǎng)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(duì)黑體，簡(jiǎn)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(duì)黑體,⑵說明：①黑體是個(gè)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。 ②對(duì)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(shí)驗(yàn)規(guī)律,1）測(cè)量黑體輻射的實(shí)驗(yàn)原理圖：,2）輻射強(qiáng)度： 單位時(shí)間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長(zhǎng)的總輻射能，稱為輻射強(qiáng)度。

6、,斯特藩——玻耳茲曼定律,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：隨溫度的升高①各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都在增加；②當(dāng)絕對(duì)黑體的溫度升高時(shí)，輻射強(qiáng)度的最大值向短波方向移動(dòng)。,3)維恩位移定律,4) 經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難——解釋實(shí)驗(yàn)曲線,1）維恩的半經(jīng)驗(yàn)公式：,公式適合于短波波段，長(zhǎng)波波段與實(shí)驗(yàn)偏離。,公式只適用于長(zhǎng)波段, 而在紫外區(qū)與實(shí)驗(yàn)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,

7、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(dòng)著的帶電微粒，它們的能量是某一最小能量的整數(shù)倍 E=nε n=1,2,…ε叫能量子，簡(jiǎn)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),四、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn),*對(duì)于頻率為?的諧振子，最小能量為： ε=h ?,意義：