湖南省双峰一中自主学习课改课件物理人教选修35第十七章1能量量子化课件

1、微观世界的科学,本节课学习目标,1 知道什么叫做黑体，知道什么叫做黑体辐射 2 大体知道黑体辐射随温度变化是一种什么规律 3 知道普朗克量子理论在在什么时代背景下产生的 4 知道普朗克量子理论是什么意思 5 掌握能量子的公式及普朗克常量,请同学们先阅读教材第27页至第30页，再回答问题,一 近代量子理论产生的时代背景黑体辐射,1 什么是辐射？,任何物体在任何温度下，都会不停地外辐射电磁波，这种自发的，不停地辐射电磁波的现象叫辐射，也叫热辐射,在常温下辐射的电磁波叫做红外线,2 物体自发辐射的电磁波波长是单一的还是多种的？,物体自发辐射的电磁波波长是多种的，但所辐射不同波长的电磁波的强度是不同的

2、。,固体在温度升高时颜色的变化,暗红：可见光（红光）部分较少，不可见光部分较多,赤红：可见光红光和橙光强度增加，不可见光部分强度减少,橘红：可见光红光强度减少，橙光和黄光强度增加，不可见光部分强度减少,黄白：可见光红橙光强度减少，黄绿蓝光强增加，不可见光部分强度减少,结论？,一 近代量子理论产生的时代背景黑体辐射,1 什么是辐射？,任何物体在任何温度下，都会不停地外辐射电磁波，这种自发的，不停地辐射电磁波的现象叫辐射，也叫热辐射,在常温下辐射的电磁波叫做红外线,2 物体自发辐射的电磁波波长是单一的还是多种的？,物体自发辐射的电磁波波长是多种的，但所辐射不同波长的电磁波的强度是不同的。,3 物体

3、自发辐射的不同波长的电磁波的强度分布有何规律？,（1）物体温度不同，不同波长的电磁波的强度分布不同,（2）物质材料不同，物体表面情况不同，所辐射的不同波长的电磁波的强度分布也不,一 近代量子理论产生的时代背景黑体辐射,3 研究辐射有何意义？,冶金和对星体研究的需要，要根据其发出的光谱确定它的温度,要研究辐射规律，必须找出一种物体，它辐射的不同波长的电磁波的强度分布只与温度有关，与物质的材料和表面情况无关,这样的物体有没有呢？,有！就是黑体。,4 什么是黑体？,如果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,一 近代量子理论产生的时代背景黑体辐射,5

4、怎样找到黑体？,小孔空腔,黑体模型,空腔上的小孔,向远处观察打开的窗子近似黑体,炼钢炉上的小洞,二 黑体辐射的实验规律,1 怎样通过实验来测出 黑体辐射的规律？,让黑体温度升高，则它通过孔向外辐射电磁波，利用分光技术和热电偶等设备，测出不同波长电磁波的强度，再以波长为横轴，强度为纵轴，描点连线，图象就是黑体辐射的实验规律,2 那么黑体辐射的实验规律的图象是什么样？,黑体辐射的实验规律,从图可发现哪些规律？,1 黑体在某一温度下，可以辐射波长不同的电磁波,2 但波长很长和很短的电磁波的强度都较小，中间某个波长的电磁波强度最大,3 温度越高，各种波长的电磁波的强度都增大，但最大值向短波方向移动,电

5、磁波波长,二 黑体辐射的实验规律,1 怎样通过实验来测出 黑体辐射的规律？,让黑体温度升高，则它通过孔向外辐射电磁波，利用分光技术和热电偶等设备，测出不同波长电磁波的强度，再以波长为横轴，强度为纵轴，描点连线，图象就是黑体辐射的实验规律,2 那么黑体辐射的实验规律的图象是什么样？,即温度越高，各种波长的电磁波的强度都增大，但最大值向短波方向移动,3 那么经典理论能解释黑体辐射的实验规律吗？,经典理论无法解释黑体辐射的实验规律，即根据经典理论算出来的跟实际辐射的不相符，甚至相差很大，,三 能量子,经典理论与黑体辐射的事实发生了矛盾，许多物理学家在思考和探索,其中德国物理学家普朗克最先跳出了常规思

6、维,常规思维是把黑体辐射能量时，能量是连续辐射的这一种思维，但普朗克以超出常人的天外之想，认为黑体辐射能量时是不连续的，是一份一份的，每一份能量就是一个能量子,1 什么叫做能量子？,即黑体辐射能量时不是任意的，而只是能量子的整数倍，好比物体带电不能是任意的、只能是电子电荷量整数倍一样,2 普朗克的灵光一闪，近代物理从此诞生,1900年底，普朗克做出了这样的大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍,例如，可能是或2、 3当带电微粒吸收或辐射能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可分的最小能量值叫做能量子,每一份能量子的大小为：,=hv,每一份能量子的

7、大小,v电磁波的频率,h是一个常量，后人称之为普朗克常量，它的大小为,思考：在宏观世界中，物体的能量可以是连续的吗？如弹簧振子的能量，物体的重力势能,在微观世界中，普朗克认为物体的能量可以是连续的吗？,在宏观世界中，物体的能量可以是连续的，可以是任意值,在微观世界中，普朗克认为物体的能量是不连续的，是分立的，不可能是任意值。,这种不连续叫量子化，例如，物体的能量可以是1或2、 3、 4等等，这个自然数1、2、3、4就叫量子数,那么，普朗克的假设是否正确？,借助于能量子的假设，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验的符合之好令人击掌叫绝,o,/m,维恩线,瑞利-金斯线,紫,外,灾,难

8、,普,朗,克,线,1,2,3,4,5,6,7,8,辐射强度,于是，研究微观世界的新的理论产生了量子论，即微观世界是不连续的，是量子化了的,人们把普朗克称为近代物理之父,18年后他荣获诺贝尔物理学奖。,他的墓碑上只刻着他的姓名和,2 计算波长是=400nm的紫光辐射是的能量子的值是多少？,因 v=f,即 C=v,分析与计算,1 可见光中黄光的频率是v=51014Hz，那么黄光的能量子的值是多少,根据普朗克能量子计算公式 =hv,则 =6.62610-3451014=3.310-19J,3 黑体,（1） 什么是黑体？,如果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,（2） 怎样找到黑体？,小孔空腔, 黑体辐射的实验规律,1 让黑体温度升高，则它通过孔向外辐射电磁波，利用分光技术和热电偶,等设备，测出不同波长电磁波的强度，再以波长为横轴，强度为纵轴，描点连线，图象