171能量量子化 (2).ppt

第17章波粒二象性，17，1能量量化，重庆市朝阳中学龚晓波，储备知识，电磁波谱，储备知识，材料19世纪末，牛顿定律在各个领域都取得了很大的成功：在机械运动方面，在分子物理方面，在温度、压力、气体方面都取得了成功在电磁学中，建立了能估计电磁现象的Maxwell方程式。 另外，发现了力、电、光、音等遵循的规律能量守恒定律。 当时许多物理学家沉醉于这些成绩和胜利。 他们认为物理学发展到了最后。 1900年，在英国皇家协会新年庆祝会上，物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言： “科学大厦几乎完成了，后辈的物理学家进行细致的修补工作就行了”(凯尔文)但是，凯尔文毕竟是重视现实和视力的科学家，上述的文章中还说“但是，在物理学晴朗的天空的远处，有两朵不安的黑云”。 这两朵乌云分别指的是什么？ 黑体辐射实验、迈克尔森莫雷实验，之后的事实证明，这两朵乌云发展成革命风暴，乌云变成了春雨，两朵花被灌溉。 普朗克量子力学的诞生，相对论登场，1:思考和讨论炉子旁边有什么感觉，热，“热”是这样传递的吗？ 我们周围的所有物体都发射出各种波长的电磁波。 因为这种辐射与物体的温度有关，所以称为热辐射。 固体在温度上升时有颜色的变化。 例如，铁块的温度上升是看不见光的，从暗红到橙色到黄白，有1、热辐射、1、黑体和黑体辐射、高温物体和低温物体也有热辐射，所辐射的能量和波长的分布随温度而变化。 例如，铁块随温度上升：现象：辐射强度和波长的分布随温度变化随着温度的升高，电磁波的短波成分增加。 不发光，暗红，红红，橙色红，黄白，注意：激光、荧光灯的发光不是热辐射，单位时间向物体单位面积发射的各种波长的总辐射能量称为辐射强度。 思考和讨论2 :正在建设的大楼没有窗户。 尽管室内被油漆了，但从窗户里远处看，为什么能发现什么？2、黑体和黑体辐射除了热辐射，物体的表面可以吸收和反射来自外界的电磁波。 当某个物体对任何波长的电磁波都不完全吸收反射时，该物体被称为绝对黑体，称为黑体。 理解绝对黑体是理想的模型。 /空洞的小洞、远处的窗户等可以看作是黑体。 对于黑体，相同温度下的辐射规律相同。 一般物体的辐射与温度、材料、表面情况有关，而黑体辐射电磁波的强度根据波长的分布仅与黑体的温度有关。 二、黑体辐射的实验规则1、研究黑体辐射的规则是为了了解一般物体的辐射特性。 加热空洞使温度上升，小孔变成不同温度的黑体，小孔向外的辐射是黑体辐射。 2、黑体辐射的实验规律，1、在相同温度下，黑体辐射辐射出不同波长的波，黑体辐射的强度变化，与波长不成比例或不成反比，中间有峰值。 2、随着温度的不同，黑体辐射强度不同，温度升高，各波长的辐射强度增加，而辐射强度的极大值向波长短的方向移动。、3，古典物理学遇到的困难说明实验曲线，1 )维也纳的半经验式：短波匹配的长波是2 )瑞利-金斯式：长波匹配的短波荒谬-紫外灾害，普朗克能量子假设放射物体中包含很多振动的带电微粒， 这些能量是某最小能量的整数倍e=nn=1， 2.是能量子，n是量子数，只取正整数能量量化带电微粒，不连续地放射，或吸收对频率的能量的电磁波，最小能量是=h的h=6.62610-34Js普朗克常数，三，能量物理学后的发展表明，普朗克在1900年把能量子引入物理学，正确打破了“能量连续变化”的传统观念，成为新的物理学思想的基础之一。 在科学发展的历史中，新的思想或观念，必须被人们接受，需要时间，更多的人必须深入分析这个思想和观念。 黑体辐射式： 1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上提出了黑体辐射式，M.Planck德国人1858-1947， 8普朗克随后对这种与古典物理不相容的观念感到不安，但经过十多年的努力，在证明了尝试恢复古典物理的尝试以失败告终后，他确信h的引入确实反映了新理论的本质。 1918年获得诺贝尔物理学奖。 灯向外放射的光能既然各不相同，就是一部分。 为什么灯的亮度不变化呢？ 放学后讨论，1900年12月14日，42岁的普朗克在柏林朗读关于黑体辐射的论文，宣布量子诞生。 1900年，爱因斯坦毕业于苏黎世联邦工业大学。 5年后，他受到量子化启发，提倡光量子，并成功地说明了光电效应。 量化能量：物理学新纪元，阅读资料，1900年，15岁的博尔博在哥本哈根中学学习。 13年后，他提出了原子轨道量化。 1900年，百老汇当时8岁，还在家里接受良好的幼儿教育。 后来，他提出了物质波。 1900年12月14日，普朗克在德国物理学会报告了自己的研究结果，他的公式受到欢迎，但是他的能量子假说受到冷遇，当时不相信他的假说。 能量子假说的提出，为古典物理学拉开了鸿沟，在量子物理学上放置了基石，宣告了量子物理学的诞生。 阅读资料，1905年爱因斯坦提出光量子假说，成功说明光电效应的1906年，他把量子理论应用于固体比热问题，成功的1912年，玻尔把量子理论导入原子结构理论，克服了古典理论解释原子稳定性的困难，确立了他的原子结构模型， 在原子物理学取得划时代的进展的1922年，康普顿通过实验让物理学家们确认光量子图的真实性，把量子理论得到科学界的普遍认可。 阅读资料，面对量子论的发展和成功，科学界的批评