能量量子化-(1)

1、 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言勋爵作了展望新世纪的发言: “科学的大厦已经基本完成，科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。的修补工作就行了。” -开尔文开尔文-也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！后面在加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，但开尔文毕竟是一

2、位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：就在上面提到的文章中他还讲到： “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人令人不安的乌云不安的乌云，-”这这两朵乌云两朵乌云是指什么呢？是指什么呢？一朵一朵：与黑体辐射有关：与黑体辐射有关量子力学量子力学另一朵另一朵：与迈克尔逊实验有关：与迈克尔逊实验有关相对论相对论17.1 17.1 能量量子化能量量子化 一切物体在任何温度下都在辐射各种波长的电磁一切物体在任何温度下都在辐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磁

3、波的现象称为热辐射热辐射。 任何物体任何温度下均存在热辐射任何物体任何温度下均存在热辐射,热辐射与温度有关。热辐射与温度有关。固体在温度升高时颜色的变化固体在温度升高时颜色的变化14001400K K800800K K10001000K K12001200K K一、热辐射现象及其特点一、热辐射现象及其特点 黑体与黑体与黑体辐射黑体辐射 例如：铁块例如：铁块 温度温度 从从看不出发光看不出发光到到暗红暗红到到橙色橙色到到黄白色黄白色直觉直觉: : 低温物体发出的是低温物体发出的是红外光（线）红外光（线） 炽热物体发出的是炽热物体发出的是可见光可见光 高温物体发出的是高温物体发出的是紫外光（线）紫

4、外光（线） 某种物体能够某种物体能够全部吸收入射的各种波长的电全部吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射磁波而不发生反射、这种物体称为、这种物体称为绝对黑体绝对黑体。简称简称黑体。黑体。三、黑体辐射实验规律三、黑体辐射实验规律 不透明的材料制成带小孔的空腔不透明的材料制成带小孔的空腔, ,从小孔射入从小孔射入的电磁波在空腔内多次反射和吸收，最终不能从空的电磁波在空腔内多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，腔射出，这个小孔这个小孔就可近似看作就可近似看作黑体黑体。黑体模型黑体模型黑体是理想化模型黑体是理想化模型空腔上的小孔空腔上的小孔炼钢炉上的小洞炼钢炉上的小洞向远处观察打开向远处观察打开的窗子的

5、窗子近似黑体近似黑体0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K辐射强度黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律随温度的升高，辐射强度与波长的关系：1，各种波长的辐射强度都有增加各种波长的辐射强度都有增加。2，辐射强度的极大值向波长较短的方辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。向移动。o实验值/m)(0TM维恩线维恩线瑞利瑞利-金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难普普朗朗克克线线12345678如何解释黑体辐射的实验规律呢？如何解释黑体辐射的实验规律呢？ 普朗克于普朗克于19001900年底，提出大胆假设：振动着的带电微年底，提出大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能

6、量值粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍的整数倍即：即：, , 2 2, 3, 3, . , . n n. . n n为正整数，称为为正整数，称为量子数。量子数。这这一最小能量一最小能量称为称为能量子能量子。对于频率为对于频率为的电磁波，最小能量为的电磁波，最小能量为能量能量微观微观量子量子宏观宏观经典经典h能量量子化假说能量量子化假说ch其中h=6.6310-34Js，后人称之为普朗克常量(m)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克实验值实验值),(0Te 黑体辐射公式（不要求）黑体辐射公式（不要求）1900.10.19 普朗克在德国普朗克在德国物理学会会议上提出一个物理学会会议上提出一个黑体辐射公式黑体辐射公式12)(/32kThechTMsJ1055. 634hM.Planck 德国人德国人 18581947 本节课的主要知识本节课的主要知识: : 微观粒子的运动微观粒子的运动是不连续的是不连续的,