人教课标版高中物理选修3-5：《能量量子化》课件-新版

能量
ε=hν
h=6.626*10-34J.s
经典 量子
Байду номын сангаас
e0 ( , T )
实验值
普朗克
1
2
3
4
5
6
7
8
9 λ (μ m)
普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 1.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
2πh M (T ) 2 h / kT c e 1
对热辐射的初步认识:
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 如一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯
昏黄色
贼亮 刺眼
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
平衡热辐射
加热一物体 物体的温度恒定时
热辐射
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。
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
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
h 6.626 10 焦 秒
34
黑体辐射的研究卓有成效地 展现在人们的眼前，紫外灾难 的疑点找到了，为人类解决了 一大难题。使热爱科学的人们 又一次倍感欣慰，但真理与谬 误之争就此平息了吗？
物理难题： 1888 年，霍瓦 (Hallwachs) 发 现一个带负电的金属板被紫外光照射会 放电。近10年以后，1897年，J.Thomson 发现了电子 ，此时，人们认识到那就是 从金属表面射出的电子，后来，这些电 子被称作光电子 (photoelectron)，相应的 效应叫做光电效应。人们本着对光的完 美理论（光的波动性、电磁理论）进行 解释会出现什么结果？
3
h 6.55 10
34
J s
M.Planck 德国人 1858－1947
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，只是在经过十多年的努力 证明任何复归于经典物理的企图都以失败而 告终之后，他才坚定地相信 h 的引入确实反 映了新理论的本质。
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
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
2. 黑体辐射实验规律
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。 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
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
形体平 状的衡 无温态 关度时 与黑 构体 成辐 黑射 体只 的依 材赖 料于 物 ,
实验装置 T T
平行光管 三棱镜
实验结果
e0 ( , T )
0
1
2
3
4
5
6
λ
(μm)
黑体辐射实验是物理学晴朗天空中
M 0 (T )
实验值
紫 外 普 灾 朗 难 克 线
一朵令人不安的乌云。
瑞利--金斯线
维恩线
o
1
2
3
4
5
6
7
8
/μm
3.能量子 超越牛顿的发现
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 ε（称为能量子）的整数倍， 即：ε, 1 ε, 2 ε, 3 ε, ... n ε. n为正整数，称为量子数。
17.1 能量量子化
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说 由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿 19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
波动说
能量量子化
1、黑体与黑体辐射