能量量子化,物理学的新纪元.ppt

思考与讨论 1 在炉火旁边有什么感觉 2 投在炉中的铁块一开始是什么颜色 过一会儿又是什么颜色 一 黑体与黑体辐射 1 热辐射 一切物体由于分子 原子受到激发都在辐射电磁波 这种辐射与温度有关 故称为热辐射 2 热辐射强度按波长分布情况随温度变化而不同 温度升高 辐射电磁波中短波长成分更多 3 黑体 一般物体除会热辐射外 其表面还会吸收和反射外来的电磁波 如果某物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而不发生反射 这物体称为黑体 固体在温度升高时颜色的变化 一 黑体与黑体辐射 思考与讨论 一座建设中楼房还没有安装窗子 尽管室内已粉刷 如果从远处观察 把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比 你会发现什么 为什么 黑体模型 空腔上的小孔炼钢炉上的小洞烟煤 一 黑体与黑体辐射 注意 常温下黑体是黑的 高温下黑体不是黑的 因它辐射的电磁波在可见光范围内也比较强 为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律 物理学家们定义了一种理想物体 黑体 blackbody 以此作为热辐射研究的理想物体 所谓黑体是指入射的电磁波能量全部被吸收 既没有反射 也没有透射 显然自然界不存在真正的黑体 但许多地物是较好的黑体近似 在某些波段上 黑体辐射情况只与其温度有关 与组成材料 表面形状无关 实验装置 t 平行光管 三棱镜 t 二 黑体辐射实验规律 0123456 m 1700k 1500k 1300k 1100k 实验结果 二 黑体辐射实验规律 o m 1 2 3 4 5 6 7 8 二 黑体辐射实验规律 三 能量子超越牛顿的发现 微观世界的某些规律 在我们宏观世界看来可能非常奇怪 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 能量 量子 经典 h 6 626 10 34j s 三 能量子超越牛顿的发现 三 能量子超越牛顿的发现 问题与练习 在一杯开水中放入一枝温度计 开水静置室内 可以看到开水的温度逐渐降低的 既然从微观的角度来看能量是一份一份向外辐射的 为什么它的温度不是一段一段地降低 1900年12月14日 普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文 宣告了量子的诞生 那一年他42岁 普朗克把能量子引入物理学 正确地破除了 能量连续变化 的传统观念 成为现代物理学思想的基石之一 为我们打开了量子之门 就在1900年 一个名叫爱因斯坦 alberteinstein 的青年从苏黎世联邦工业大学 eth 毕业 正在为将来的生活发愁 5年后他受量子化启发提出了光量子 成功的解释了光电效应 能量量子化 物理学的新纪元 就在那一年 在丹麦 15岁的玻尔正在哥本哈根的中学里读书 玻尔有着好动的性格 学习方面 他在数学和科学方面显示出了非凡的天才 但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有名 13年后他提出了原子轨道量子化 德布罗意当时8岁 还正在家里接受良好的幼年教育 后来他提出了物质波 再过12