高中物理教科版选修3-5第四章第一节量子概念的诞生

第四章,波粒二象性,牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：机械运动方面在分子物理方面在电磁学方面能量转化与守恒定律。他们认为物理学已经发展到头了。,经典物理学的成就,“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，-”,一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。,然而,事隔不到一年(1900年底)，就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”,第一节,量子概念的诞生,固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。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,一、热辐射问题,由于分子热运动导致物体辐射电磁波温度不同时辐射的波长分布不同,例如：铁块温度从看不出发光到暗红到橙色到黄白色,这种与温度有关的辐射称为热辐射热辐射-热能转化为电磁能的过程,2.热辐射及其特点,一、热辐射问题,任何物体任何温度均存在热辐射,温度发射的能量,电磁波的短波成分,如：20瓦的白炽灯200瓦的白炽灯,昏黄色,很亮刺眼,3.对热辐射的初步认识,一、热辐射问题,直觉:低温物体发出的是红外光炽热物体发出的是可见光高温物体发出的是紫外光注意：热辐射与温度有关激光、日光灯发光不是热辐射,加热一物体物体的温度恒定时,物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量,这时得到的辐射称为平衡热辐射,4.平衡热辐射,一、热辐射问题,1.黑体,二、黑体与黑体辐射,能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体,不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。,黑体模型,研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。,黑体模型,空腔上的小孔炼钢炉上的小洞,向远处观察打开的窗子近似黑体,平衡态时黑体辐射只依赖于物体的温度,与构成黑体的材料形状无关,二、黑体与黑体辐射,2.黑体辐射,二、黑体与黑体辐射,加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波，这就是黑体辐射,二、黑体与黑体辐射,实验结果,二、黑体与黑体辐射,黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。,三、普朗克提出的能量子概念,1.能量子假说：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E（称为能量子）的整数倍，即：E,1E,2E,3E,.nE.n为正整数，称为量子数。,对于频率为的谐振子最小能量为,能量,量子,经典,h=6.631JS,三、普朗克提出的能量子概念,三、普朗克提出的能量子概念,普朗克的能量子假说和黑体辐射公式,黑体辐射公式1900.10.19普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式,M.Planck德国人18581947,