人教版高中物理选修3-5课件能量量子化

实验现象回顾
现象通恒定电流,功率为3W的灯在正常发光
问题该光的波长约为多少纳米?把它视为点光源,你能估算出一 秒内进入你眼睛的光能吗?说说你的方法.根据你的经验灯的亮 度会变化吗?
但是，有人却认为灯的发光应该是： 一闪一闪的
黑体与黑体辐射
1.热辐射现象
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。
/μm
问题与结论
普朗克理论:能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，
而是分成一份一份的。能量是h的整数倍。
每份能量为:E=hν
h 6.6261034 J s
问题:既然灯向外辐射的光能是分立的，一份 份的。为何我们看不到灯的亮度发生变化？
结论：
1。在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为： 物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑 量子化 2。在研究微观粒子时必需考虑能量量子化
本节课的主要知识:微观粒子的运动是不 连续的,在发射和吸收能量的时候，不是
连续的，而是一份一份的。能量是h的
整数倍。
每份能量为:E=hν
h 6.6261034 J s
普朗克理论:
在发射和吸收能量的时候， 不是连续不断，而是分成
一份一份的。能量是h的
整数倍。
最小能量为:E=hν
h 6.6261034 J s
ν是波的频率
黑体辐射实验是物理学晴朗天空中
M 0 (T ) 一朵令人实不验安的值乌云。
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
课堂练习
1.请你填空:在做全国人口普查时我们关心的是:现 在全国有几___人,班级小组长在数人数时常用:一 ___,两___;等.
2.灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍.那么红 光的最小能量比紫光的最小能量大还是小?
3.在白天,对面楼房的窗户看上去是黑色的,而外墙 面是亮的.为什么?
4.光源发出的光能是一份一份的,那么每份光能是怎 样传到你的眼睛里呢?是均匀分布在两只眼睛里？还 是每份只传给一只眼睛上的某一处呢? 请你与同桌讨论一下,说说你的猜想.
看下列一组照片能否给你一点启发
能量量子化:物理学的新纪元
1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于 黑体辐射的论文，宣告了量子的诞生。那一年 他42岁。普朗克把能量子引入物理学,正确地破 除了”能量连续变化”的传统观念,成为现代物 理学思想的基石之一,为我们打开了量子之门,
就在1900年，一个名叫爱因斯坦 (AlbertEinstein)的青年从苏黎世联邦工业大 学(ETH)毕业，正在为将来的生活发愁。5年 后他受量子化启发提出了光量子,成功的解释 了光电效应.
能量量子化:物理学的新纪元
就在那一年,在丹麦，15岁的玻尔(NielsBohr)正在 哥本哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。学 习方面，他在数学和科学方面显示出了非凡的天才， 但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有 名。13年后他提出了原子轨道量子化.
德布罗意(LouisdeBroglie)当时8岁，还正在家 里接受良好的幼年教育。后来他提出了物质波. 再过12个月，维尔兹堡(Wurzberg)的一位著名希 腊文学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海森 堡(WernerKarlHeisenberg)呱呱坠地。 以上人物都将在我们的课文中出现.请同学们记住 他们的名字.
3.黑体辐射: 实验结论:
1.温度越高,辐射能越大; 2.与最大辐射能对应的波长向短波 方向移动
17ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0K
1500K 1300K 1100K
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。
但开尔文毕竟是一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：
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不 安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？
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
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
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
黑体辐射(一)
1.热辐射: 实验:加热铁 一般物体辐射能量与T,λ有关; 还与材料.表面积有关,
2.黑体能:够完全吸收入射的各种波长的电 磁波而不发生反射的物体
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无锡市第一中学
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文 勋爵作了展望新世纪的发言:
“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 的修补工作就行了。”
--开尔文-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 后面在加几位罢了！
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
状体平
无的衡
关温态
度时
,
与 构
黑 体
成辐
黑射
体只
的依
材赖
料于
形物
黑体辐射(二)
两种 维恩公式: 短波适合;长波不符合 理论: 瑞利公式: 长波适合;短波荒唐 紫外灾难
M 0 (,T )
实验
普朗克理论值
瑞利公式 维恩公式