教科版选修35 波粒二象性 量子概念的诞生 课件 （共24张）.ppt

4 1量子概念的诞生 1 光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波 光的偏振现象说明光是横波 光的某些性质与电磁波相似说明光是电磁波 回顾 光的波动理论已经完美建立起来 但在解释黑体辐射和光电效应现象遇到了不可逾越的困难 2 思考与讨论 1 在炉火旁边有什么感觉 2 投在炉中的铁块一开始是什么颜色 过一会儿又是什么颜色 1 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 一 热辐射问题 2 对热辐射的初步认识 任何物体任何温度均存在热辐射 温度不同时辐射的波长分布不同 温度越高辐射的能量越强 辐射中的短波成分也越多热辐射 热能 内能 转化为电磁能的过程 4 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 固体在温度升高时颜色的变化 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 例如 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 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 3 平衡热辐射加热一物体物体的温度恒定时 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 思考与讨论 一座建设中楼房还没有安装窗子 尽管室内已粉刷 如果从远处观察 把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比 你会发现什么 为什么 实验表明 对于一般材料的物体 辐射电磁波的情况除与温度有关外 还与材料的种类及表面状况有关 而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 因而反映了某种具有普通意义的客观规律 于是 在研究热辐射的规律时 人们特别注意对黑体辐射的研究 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 二 黑体与黑体辐射 不透明的材料制成带小孔的的空腔 可近似看作黑体 黑体模型 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础 12 加热腔体 黑体表面就向外辐射电磁波 这就是黑体辐射 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 平衡态时黑体辐射只依赖于物体的温度 与构成黑体的材料形状无关 实验装置 t 平行光管 三棱镜 t 实验结果 黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云 16 气体分子热运动时 电流 光的波动性 光的粒子性 我们在思考物理概念或物理规律时 往往 17 三 普朗克提出的能量子概念辐射黑体分子 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 称为能量子 的整数倍 即 1 2 3 n n为正整数 称为量子数 对于频率为 的谐振子最小能量为 能量 量子 经典 18 希腊字母 读 nju 音同new 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 m 1235689 4 7 普朗克 实验值 利用能量子概念 普朗克推导出了与实验相符的公式 20 四 量子论诞生的历史意义 1 第一次展示了微观世界的非连续性 2 普朗克是 看到 微观世界的第一人 3 能量子的表达式 能量的表达式 小结 对能量的认识 经典 量子 21 acd 例1 下列叙述正确的是 a 一切物体都在辐射电磁波b 一般物体辐射电磁波的情况只与温有关c 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关d 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 精讲细练 例2 炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色 就可以估计出炉内的温度 这是根据什么道理 答案 根据热辐射的规律可知 当物体的温度升高时 热辐射中较短波长的成分越来越强 可见光所占份额增大 温度越高红光成分减少 频率比红光大的其他颜色的光 为橙 黄 绿 蓝 紫等光的成分就增多 因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度 例3 对应于3 4 l0 l9j的能量子 其电磁辐射的频率和波长各