能量量子化精华PPT学习教案

1、会计学1 能量量子化精华能量量子化精华 19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了 很大的成功：在机械运动方面获得巨大成就很大的成功：在机械运动方面获得巨大成就 。在热学方面，成功地解释了温度、压强、。在热学方面，成功地解释了温度、压强、 气体的内能。在电磁学方面，建立了能推断气体的内能。在电磁学方面，建立了能推断 一切电磁现象的麦克斯韦方程。另外还找到一切电磁现象的麦克斯韦方程。另外还找到 了力、电、光、声了力、电、光、声-等都遵循的规律：能量等都遵循的规律：能量 转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉 于这些成绩和胜利

2、之中。他们认为物理学已于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已 经发展到头了。经发展到头了。 材料鉴赏材料鉴赏: 第1页/共25页 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔著名物理学家开尔 文勋爵作了展望新世纪的发言文勋爵作了展望新世纪的发言: “科学的大厦已经基本完成，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后辈的物理学家只要做一些零碎 的修补工作就行了。的修补工作就行了。” -开尔文开尔文- 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈 科学家只要把做过的实验再精确一下，在实验数据科学

3、家只要把做过的实验再精确一下，在实验数据 的小数点后面再加几位罢了！的小数点后面再加几位罢了！ 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：，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，还有两朵令但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令 人不安的乌云，人不安的乌云，-” 第2页/共25页 这两朵乌云是指什么呢？这两朵乌云是指什么呢？ 黑体辐射实验黑体辐射实验 光的速度光的速度 后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革 命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌

4、着两朵鲜命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜 花。花。 第3页/共25页 普朗克量子力学的诞生普朗克量子力学的诞生相对论问世相对论问世 这两朵乌云到底是什么回事呢？这两朵乌云到底是什么回事呢？ 经典力学经典力学 量子力学量子力学 相对论相对论 微观领域微观领域 高速领域高速领域 第4页/共25页 第一节：第一节： 第5页/共25页 思考与讨论 1 1，在炉火旁边有什么感觉？，在炉火旁边有什么感觉？ 2 2，投在炉中的铁块一开始是什么颜色，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？过一会儿又是什么颜色？ 800K 1000K 1200K 1400K 固体在温度升高时颜色的变

5、化：固体在温度升高时颜色的变化： 第6页/共25页 热辐射现象：热辐射现象：一切物体在任何温度下都一切物体在任何温度下都 在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度 有关，所以叫做热辐射。有关，所以叫做热辐射。 辐射规律：辐射规律： 1.辐射的电磁波中包含各种波长的电磁辐射的电磁波中包含各种波长的电磁 波，不同波长，辐射强度不同。波，不同波长，辐射强度不同。 2. 温度升高，辐射强度增大，同时辐射温度升高，辐射强度增大，同时辐射 电磁波的频率和波长也在变化。电磁波的频率和波长也在变化。 第7页/共25页 第8页/共25页 德国物理学家基尔霍夫首先提出了绝对黑体的模型。

6、德国物理学家基尔霍夫首先提出了绝对黑体的模型。 第9页/共25页 说明：说明： 黑体是个黑体是个理想化的模型理想化的模型。例：开孔的空腔，。例：开孔的空腔， 远处的窗口等可近似看作黑体。远处的窗口等可近似看作黑体。 实验表明：对于一般材料的物体，辐射实验表明：对于一般材料的物体，辐射 电磁波的情况除与电磁波的情况除与温度温度有关外，还与有关外，还与材料的材料的 种类及表面状况种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的有关，而黑体辐射电磁波的 规律只与黑体的温度有关，因而可以反映某种规律只与黑体的温度有关，因而可以反映某种 具有普通意义的客观规律。于是，在研究具有普通意义的客观规律。于是，在研究热辐

7、热辐 射射的规律时人们特别注意对的规律时人们特别注意对黑体辐射黑体辐射的研究的研究 。 第10页/共25页 0 1 2 3 4 5 6 (m) 1700K 1500K 1300K 1100K 辐射强度 二：黑体辐射的实验规律二：黑体辐射的实验规律 随着温度的升高：随着温度的升高： 1，各种波长的辐射强度都有增加；，各种波长的辐射强度都有增加； 2，辐射强度的极大值辐射强度的极大值向波长较短的方向移动向波长较短的方向移动 。 你能由图找到黑体你能由图找到黑体 辐射的实验规律吗辐射的实验规律吗 ？ 第11页/共25页 瑞利公式在长波部分与实验结果比较吻合。但在瑞利公式在长波部分与实验结果比较吻合。

8、但在 紫外区紫外区(波长范围在紫外线附近波长范围在紫外线附近)竟算得辐射强度竟算得辐射强度 为无穷大，这个荒谬的结论被认为是物理学理论为无穷大，这个荒谬的结论被认为是物理学理论 的灾难，当时称为的灾难，当时称为“紫外灾难紫外灾难”。 瑞利理论值瑞利理论值 维恩理论值维恩理论值 0 (,)MT 实验实验 T=1646k 维恩公式在维恩公式在 短波部分与短波部分与 实验结果吻实验结果吻 合得很好，合得很好， 但长波却不但长波却不 行。行。 第12页/共25页 三、能量子三、能量子 超越牛顿的发超越牛顿的发 现现 微观世界的某微观世界的某 些规律，在我们些规律，在我们 宏观世弄看来可宏观世弄看来可

9、能非常奇怪。能非常奇怪。 第13页/共25页 普朗克能量子理论普朗克能量子理论 *微观粒子的能量只能是某一最小能量值微观粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍的整数倍 ，E=n （n=1,2,），这个不可再分这个不可再分 的最小能量值的最小能量值叫能量子，简称量子。叫能量子，简称量子。n n为正整数，为正整数， 称为量子数。称为量子数。 * 带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能 量值为单位一份一份地辐射和吸收的。量值为单位一份一份地辐射和吸收的。 h=6.626 10-34 J*S -普朗克常数普朗克常数 *能量子的能量：能量子的能量：=h （

10、是辐射吸收的电磁波的频率） 第14页/共25页 (m)1 2 3 5 6 8 947 普朗克理论普朗克理论 实验值实验值 ),( 0 Te 理论与实验符合的让人击掌叫绝理论与实验符合的让人击掌叫绝 1800K 第15页/共25页 第16页/共25页 问题与练习问题与练习 在一杯开水中放入一枝温度计，在一杯开水中放入一枝温度计， 开水静置室内，可以看到开水的温度开水静置室内，可以看到开水的温度 是逐渐降低的，既然从微观的角度来是逐渐降低的，既然从微观的角度来 看能量是一份一份向外辐射的，为什看能量是一份一份向外辐射的，为什 么它的温度不是一段一段地降低？么它的温度不是一段一段地降低？ 第17页/

11、共25页 第18页/共25页 意义：意义： 普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化 、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观 点，提出了点，提出了能量量子化、物体辐射或吸收能量能量量子化、物体辐射或吸收能量 只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点 。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且 开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规 律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为律的认识已经从从宏观领域进入微

12、观领域，为 量子力学的诞生奠定了基础。量子力学的诞生奠定了基础。 第19页/共25页 第20页/共25页 第21页/共25页 第22页/共25页 课堂练习课堂练习 1.请你填空请你填空:在做全国人口普查时我们关心的是在做全国人口普查时我们关心的是:现现 在全国有几在全国有几_人人, 班级小组长在数人数时常用班级小组长在数人数时常用:一一 _,两两_;等等. 3.光源发出的光能是一份一份的光源发出的光能是一份一份的,那么每份光能是怎那么每份光能是怎 样传到你的眼睛里呢样传到你的眼睛里呢?是均匀分布在两只眼睛里？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请你与同桌讨论一下,说说你的猜想说说你的猜想. 2.灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍.那么红那么红 光的最小能量比紫光的最小能