经典力学与物理学的革命(粤教版).ppt

道可道,非常道; 明可明,非常明.,牛顿在前人研究的基础上,取得了非凡的成就.运动三定律和万有引力定律成功地描述了天上行星、卫星、彗星的运动，又完满地解释了地上潮汐和其他物体的运动。此后人们认为自然界的一切已知运动都可以通过牛顿(经典)力学定律来解释.因此牛顿(经典)力学被看作是科学解释的最高权威和最后标准。,牛顿,物理学发展到19世纪末期,可以说已经达到了相当完美,成熟的程度.物理学的辉煌成就，使得不少物理学家踌躇满志、沉溺于欢快陶醉之中，于是产生了这样一种看法：物理学的大厦已经落成，今后物理学家用不着再干什么了,只需要把各种数据测得精确些就行了.,牛顿,然而，此刻在物理学的万里晴空中却飘来了两朵乌云，物理学上出现了一系列新的发现。这些无法用经典物理学解释的新发现，使经典物理学陷入了危机。第一朵与迈克尔逊实验有关，第二朵与黑体辐射有关。正是这两朵乌云的飘动，引来了20世纪物理学革命的暴风骤雨，使整个自然科学进入了一个崭新的阶段。这“两朵乌云”成为20世纪伟大物理学革命的导火线。,开尔文,事隔不到一年,就从第一朵乌云中降生了相对论,紧接着从第二朵乌云中降生了量子论.经典物理学的大厦被彻底动摇.事实上，在十九世纪末，光电效应、原子光谱和原子的稳定性等实验事实也接二连三地和经典物理学的理论发生了尖锐的对立. 量子论的建立,使人类对物质的认识由宏观世界进入微观世界.,索尔维会议,光子说:help!放我出去啊!,由于光的颜色随着温度的升高而改变.对黑体辐射进行研究就能知道黑色物体的热能辐射规律.,研究热能辐射与光波波长的关系,实验结果:光谱范围很广,当温度升高时,光谱的峰值发生变化,即辐射出来的光的强度会随波长发生变化.,维恩公式:短波符合,长波不合,瑞利金斯公式:长波符合,短波不合, 出现”紫外灾难”,普朗克公式: 在波长很短,它回到了维恩公式,当波长较长,又回到了瑞利金斯公式.,能量不是连续发射的,而是一份一份地发射出去.就象炮弹那样一发一发地发射出去.每一份就是一个最小的能量单位称为”能量子”.普朗克还进一步提出了能量子与频率成正比的观点.如果能量子的能量用E表示,它的数值等于辐射的频率v乘以一个常量h,即E=hv其中h称为普朗克常量,实验测得等h=6.6310-34js,难以置信,爱因斯坦,在光的发射和吸收过程中,能量是不连续的;在空间传播的过程中,辐射能量也是不连续的,也是由一个个能量子组成.这些能量子叫光量子,也叫”光子”光子的能量也是hv.光子说成功地解释了经典物理所遭遇的另一难题-光电效应.,光照射在金属上时,电子就”吃掉”光子而获得能量.电子有了能量就有力气挣脱原子核的束缚并跑出原子成为自己电子.每个光子的能量是由频率决定的.频率低的能量就少,频率高的能量就大.当光照射到金属上时,每个电子只能吸收一个能量足够大的光子.吸收后才能从金属中逃逸出来.,联接,托马斯-杨,光电效应-光是粒子,光的干涉实验-光是波,爱因斯坦说:光具有波粒二象性.光既是波也是粒子.在宏观上,大量光子传播往往表现为波动性,在微观上,个别光子在与其他物质发生作用时往往表现为粒子性.,氢原子的能级图,赖曼系,巴耳末系,帕邢系,玻尔的氢原子理论,量子力学的建立与意义,普朗克的能量子假说揭开了物理学上崭新的一 页,它带领我们深入到微观世界的研究领域,认识微观世界中一系列有别于宏观世界的特性和规律,揭示自然界的多样性和神秘性.,20世纪是科学技术飞速发展和知识信息大爆炸的时代,最有影响的科学进展包括相对论,量子论,宇宙大爆炸理论,遗传密码的破译,电子计算机和因特网的兴起,在这些进展中,量子力学处在一个最为独特的位置.,没有量子力学,核能发电,核武器,激光,半导体元件, 以及今天的计算机通信工程,所有这些工程都不可 能发生.,知识抢答,我比你快,比你快.,我比你快,比你快.,第一朵与迈克尔逊试验有关，第二朵与黑体辐射有关,瑞利-金斯公式,用维恩和瑞利-金斯公式凑出来的,2 什么公式导致”紫外灾难”?,3 普朗克的公式是怎么得来的?,1 物理学界的上空飘来的两朵乌云分别指什么?,不连续的,E=hv E表示一个能量子的能量 h表示普郎克常量V表示发射频率,4普朗克认为能量在发射和吸收过程中是怎么样的?,5 能量子公式是怎么样的?各个字母的含义是什么?,6 爱因斯坦因为什么而获得诺贝尔奖?,成功地解释了光电效应,光具有粒子性,只能吸收一个光子,这个光子的频率(能量)必须足够大,足以使电子脱离金属的吸引而逃逸出来,E=hv,7 光电效应说明光具有什么性质?,8 发生光电效应时一个电子能吸收多少个光子? 能被吸收的光子必须满足什么要求?,9 一个光子具有多大的能量?,托马斯-杨,波动性,波粒二象性,10 光的双缝干涉实验是谁发明的?,11 这个实验说明光具有什么特性?,12 你认为光具有什么样的本质?,粒子性,波动性,13 光在微观状态下体现什么特性?,14 光在宏观状态下体现什么特性?,物理学与各学科的结合,化学:化学热力学