陕西省蓝田县前卫中学高中物理选修3-5课件：171能量量子化(共18张PPT)
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振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε
（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n为正整数，称为量子数。
这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子 吸 收 或 辐
射能量
h ν为电磁波的频率
经典 量子
M0 (,T )
实验值
普朗克
1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令 人不2020安/11/2的7 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
实验结果
M0 (,T )
黑体辐射强度和波长关 系：
随着温度的升高，
一方面，各种波长的辐 射强度都增强，另一方 面，辐射强度的极大值 向波长较短的方向移动
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
M 0 (T )
实验值
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
三.能量子
例如前面所说的：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
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
2. 对热辐射的初步认识
任何物体任何温度均存在热辐射
一般物体不只是自身辐射电磁，还会吸 收、反射其他物体的电磁波，一般材料的 物体辐射电磁波的情况，除了和温度有关 外还与材料的种类及表面状况有关。
2020/11/27
一.热辐射
热辐射现象
我们周围的一切物体，都在辐射电磁波，所辐 射电磁波的特征与温度有关，所以叫做热辐射。
只不过有些电磁波波长太长，不能引起人的视觉 。温度升高，热辐射中较短波长的成分越来越强。
如：固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
一、 热辐射及其特点 1. 热辐射 由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时，辐射的波长分布不同
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
与黑
构 成
体 辐
黑射
体 的
只 依
材赖
料于
形物
状体
无 关
的 温
度
,
19世纪后半叶，欧洲的冶金工业迅速发 展，技术人员渴望了解热辐射的规律。 因为如果知道了辐射强度、波长分布与 辐射体的温度的关系，就可以通过钢水 的光谱推知钢水的温度，这种需求推动 了黑体辐射的研究。
思考：在研究物体热辐射时，如何排除物体反射其他物 体热辐射的影响呢？
研究只是辐射而不反射电磁波的物体更具有普 遍意义
二. 黑体和黑体辐射实验规律
若某种物体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而
不发生反射，这种物体称为绝对黑体。简称黑体
这个小孔,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。
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！
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：
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Hale Waihona Puke Baidu辐射公式
2πh 3
M (T ) c2 eh /kT 1
h 6.551034 Js
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。
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？
本节小结
• 1、热辐射及其特点 • 2、黑体和黑体辐射的实验规律 • 3、能量子
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
h 6.6261034 焦 秒
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
（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n为正整数，称为量子数。
这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子 吸 收 或 辐
射能量
h ν为电磁波的频率
经典 量子
M0 (,T )
实验值
普朗克
1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令 人不2020安/11/2的7 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
实验结果
M0 (,T )
黑体辐射强度和波长关 系：
随着温度的升高，
一方面，各种波长的辐 射强度都增强，另一方 面，辐射强度的极大值 向波长较短的方向移动
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
M 0 (T )
实验值
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
三.能量子
例如前面所说的：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
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
2. 对热辐射的初步认识
任何物体任何温度均存在热辐射
一般物体不只是自身辐射电磁，还会吸 收、反射其他物体的电磁波，一般材料的 物体辐射电磁波的情况，除了和温度有关 外还与材料的种类及表面状况有关。
2020/11/27
一.热辐射
热辐射现象
我们周围的一切物体，都在辐射电磁波，所辐 射电磁波的特征与温度有关，所以叫做热辐射。
只不过有些电磁波波长太长，不能引起人的视觉 。温度升高，热辐射中较短波长的成分越来越强。
如：固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
一、 热辐射及其特点 1. 热辐射 由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时，辐射的波长分布不同
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
与黑
构 成
体 辐
黑射
体 的
只 依
材赖
料于
形物
状体
无 关
的 温
度
,
19世纪后半叶，欧洲的冶金工业迅速发 展，技术人员渴望了解热辐射的规律。 因为如果知道了辐射强度、波长分布与 辐射体的温度的关系，就可以通过钢水 的光谱推知钢水的温度，这种需求推动 了黑体辐射的研究。
思考：在研究物体热辐射时，如何排除物体反射其他物 体热辐射的影响呢？
研究只是辐射而不反射电磁波的物体更具有普 遍意义
二. 黑体和黑体辐射实验规律
若某种物体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而
不发生反射，这种物体称为绝对黑体。简称黑体
这个小孔,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。
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！
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：
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Hale Waihona Puke Baidu辐射公式
2πh 3
M (T ) c2 eh /kT 1
h 6.551034 Js
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。
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？
本节小结
• 1、热辐射及其特点 • 2、黑体和黑体辐射的实验规律 • 3、能量子
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
h 6.6261034 焦 秒
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