高二物理人教版选修3-5 17.1《能量量子化》(共17张PPT)

1、第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性17.1能量量子化：物理学的新纪元教学目标教学目标 （1）了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射 （2）知道黑体辐射的实验规律，掌握黑体热辐射的强度与波长的关系（3）知道能量子的概念重点难点重点难点 1 1、重点、重点: : 能量子的概念 2 2、难点、难点: : 黑体辐射的实验规律知识铺垫 我们周围的一切物体，都在辐射电磁波，所辐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，所以叫做射电磁波的特征与温度有关，所以叫做热辐射热辐射。 只不过有些电磁波波长太长，不能引起人的视只不过有些电磁波波长太长，不能引起人的视觉。温度升高

2、，热辐射中较觉。温度升高，热辐射中较短短波长的成分波长的成分越来越强越来越强。如：固体在温度升高时颜色的变化如：固体在温度升高时颜色的变化1400K800K1000K1200K1. 1. 热辐射现象热辐射现象一一.黑体与黑体与 黑体辐射黑体辐射一、一、 热辐射及其特点热辐射及其特点1. 热辐射热辐射由于分子热运动导致物体辐射电磁波由于分子热运动导致物体辐射电磁波温度不同时温度不同时 辐射的波长分布不同辐射的波长分布不同 例如前面所说的：铁块例如前面所说的：铁块 温度温度 从从看不出发光看不出发光到到暗红暗红到到橙色橙色到到黄白色黄白色这种与温度有关的辐射这种与温度有关的辐射 称为称为热辐射热辐

3、射热辐射热辐射 - - 热能转化为电磁能的过程热能转化为电磁能的过程2. 对热辐射的初步认识对热辐射的初步认识 任何物体任何温度均存在热辐射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，收、反射其他物体的电磁波，一般材料的一般材料的物体辐射电磁波的情况，除了和温度有关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外还与材料的种类及表面状况有关（P27）。）。思考：在研究物体热辐射时，如何排除物体反射其他物思考：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？体热辐射的影响呢？研究只是辐

4、射而不反射电磁波的物体更具有普研究只是辐射而不反射电磁波的物体更具有普遍意义遍意义能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，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。简称折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体黑体二二. . 黑体辐射实验规律黑体辐射实验规律 不透明的材料制成带小孔的的空腔不透明的材料制成带小孔的的空腔, ,可近似看可近似看作作黑体黑体。黑体模型黑体模型 研究黑体辐射的研究黑体辐射的规律是了解一般物体规律是了解一般物体热辐射性质的基础。热辐射性质的基础。黑体模型黑体模型空腔上的小孔空腔上的小孔炼钢炉上的小洞炼钢炉上的小洞向远处观察打开向远处观察打开的窗子

5、的窗子近似黑体近似黑体 黑体辐射只依赖于物体的温度黑体辐射只依赖于物体的温度,与构成黑体的材料与构成黑体的材料 形状无关形状无关0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K),(0TM实验结果实验结果黑体辐射强度和波长关系（P28）： 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o实验值/m)(0TM维恩线维恩线瑞利瑞利-金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难普普朗朗克克线线12345678黑体辐射实验是物理学晴朗天空中黑体辐射实验是物理学晴朗天空中 一朵令人不安的乌云。一朵令人不安的乌云。三三. .能量子假说能量子假说：辐

6、射黑体分子、原子的振动可看辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收发射和吸收辐射能。但辐射能。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具有任意值。相应的能量是某一最小能量（称为（称为能量子）的整数倍，即：能量子）的整数倍，即：, 1, 1, 2, 2, 3, 3, , . . n n. . n n为正整数，称为为正整数，称为量子数。量子数。 对于频率为对于频率为的谐振子最小能量

7、为的谐振子最小能量为吸 收 或 辐吸 收 或 辐射能量射能量量子量子经典经典h(m)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克实验值实验值),(0TM普朗克的能量子假说和黑体辐射公式普朗克的能量子假说和黑体辐射公式1.黑体辐射公式黑体辐射公式1900.10.19 普朗克在德国普朗克在德国物理学会会议上提出一个物理学会会议上提出一个黑体辐射公式黑体辐射公式12)(/32kThechTMsJ1055. 634hM.Planck 德国人德国人 18581947 普朗克后来又为这种与经典物理格格不入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的观念深感不安，只是在经过十多

8、年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反的引入确实反映了新理论的本质。映了新理论的本质。 1918年他荣获诺贝尔物理学奖年他荣获诺贝尔物理学奖。 他的墓碑上只刻着他的姓名和他的墓碑上只刻着他的姓名和秒焦3410626. 6h 黑体辐射的研究卓有成效地展现黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前，在人们的眼前，紫外灾难的疑点找紫外灾难的疑点找到了到了，为人类解决了一大难题。使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，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？但真

9、理与谬误之争就此平息了吗？物理难题：物理难题：1888年，霍瓦年，霍瓦(Hallwachs)发现发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近近10年以后，年以后，1897年年，J.Thomson发现了发现了电子电子 ，此时，此时，人们认识到那就是从金属表人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子电子(photoelectron)，相应的效应叫做光电相应的效应叫做光电效应效应。人们本着对光的完美理论（光的波。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动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？果？ 本节