1.量子概念的诞生.ppt

第一节量子概念的诞生 第四章波粒二象性 年级 高中物理选修3 5 版本 教科2003课标版主讲教师 柳玉洪 宁夏永宁县回民高级中学 目标定位 1 知道热辐射 黑体和黑体辐射的概念 知道黑体辐射的实验规律 2 知道普朗克提出的能量子假说 19世纪末页 物理学在各个领域里都取得了很大的成功 例如直线运动 曲线运动 万有引力等 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 著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言 但开尔文在上面提到的文章中他还讲到 两朵乌云 一朵与迈克尔逊实验有关 另一朵与黑体辐射有关 第一朵乌云导致了相对论的诞生 第二朵产生了量了理论 你在火炉旁边会有什么感觉 投入炉中的铁块颜色会怎样变化 说明了什么问题 答案在火炉旁会感到热 这是由于火炉不断地向外辐射能量 投入炉中的铁块依次呈现暗红 赤红 橘红等颜色 直至成为黄白色 这表明同一物体温度变化 热辐射的强度就会有变化 我们可以通过观察光的颜色变化来研究辐射的能量的变化 思考与讨论 固体或液体 在任何温度下都在发射各种波长的电磁波 这种现象称为热辐射 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 1 热辐射现象 物质辐射的光的颜色不同 说明其辐射的电磁波的波长不同 2 热辐射特点 任何物体在任何温度都存在热辐射温度不同 热辐射强度就不同 辐射的电磁波波长的分布情况也不同 温度 辐射的能量 电磁波的短波成分 直觉 低温物体发出的是红外线炽热物体发出的是可见光高温物体发出的是紫外线热辐射的能量大小与温度有关 19世纪后期 物理学家提出了黑体和黑体辐射的概念 人们为什么要研究黑体辐射呢 思考 参考知识 19世纪后期 欧洲治金工业的发展 另外一般物体的辐射 黑体辐射实验思路 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础 黑体辐射特点 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度关 3 黑体定义 某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 这种物体就是绝对黑体 简称黑体 现实生活中不存在理想的黑体 实际的物体都能辐射红外线 电磁波 也都能吸收和反射红外线 电磁波 绝对黑体不存在 是理想化的模型 就如质点 单摆等模型一样 什么是黑体呢 实验装置 T 平行光管 三棱镜 T 分光镜 实验结果 对应的辐射能量越小 辐射的电磁波长越大 温度越高 辐射的能量峰值越大 思考 你认为这个实验图象反映了哪些物理规律 4 黑体辐射的实验规律 1 随着温度的升高 各种波长的辐射强度都 2 随着温度的升高 辐射强度的极大值向着波长的方向移动 增加 较短 黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云 5 普朗克的能量子假说 1900 普朗克在德国物理学会议上提出一个黑体辐射公式 人们把它称作能量子假说 M Planck德国人1858 1947 能量子 2 大小 h 其中v是电磁波的频率 h是普朗克常量 数值h 6 626 10 34J s 一般取6 63 10 34J s 1 能量子 普朗克认为 微观粒子辐射或吸收能量时 只能是辐射或吸收某个最小能量值的整整倍 这个不可再分的最小能量值叫能量子 普朗克能量子假说超越了牛顿的发现 思考 你认为日常生活中有哪些事物是是量子化的 为什么说它是量子化的 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 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 意义 Planck抛弃了经典物理学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 提出了能量子以不连续的方式传递的新观点 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 为量子力学的诞生奠定了基础 作为现代物理学的两大基本支柱之一 量子论彻底改变了人们对物质世界的认识 其中 是 h是 3 普朗克的能量子假说 1 定义 物体辐射或吸收的能量只能是一份一份地的 每一份能量叫做 知识小结 不连续 能量子 h 频率 普朗克常量 热辐射现象及热辐射的特点 黑体及黑体辐射的实验规律 2 大小 课堂检测 答案ABD 2 多选 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔 小孔可看作黑体 由小孔的热辐射特性 就可以确定炉内的温度 如图2所示 就是黑体的