（能量量子化）人教版高中物理选修3-5教学课件

1、讲解人：精品课件 时间：2020.5.25MENTAL HEALTH COUNSELING PPT第1节 能量量子化第17章 波粒二象性人教版高中物理选修3-5第一页，共二十三页。课堂引入观察铁钉的颜色变化，思考产生这种现象的原因？第二页，共二十三页。 19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。 在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。 另外还找到了力、电、光、声等都遵循的规律-能量转化与守恒定律。 当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。课堂引入第三

2、页，共二十三页。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，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) 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，”课堂引入第四页，共二十三页。黑体辐射实验迈克尔逊-莫雷实验普朗克量子力学的诞生相对论问世量子力学相对论微观领域高速领域经典力学这两朵乌云是指什么呢？第五页，共二十三页。在火炉旁边有什么感觉?为什么会有这种感觉？【小组讨论】第六页，共二十三页。 固体或液体，在任何温度下都在辐射

3、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。1400K800K1000K1200K 铁钉温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色下图是开头视频中在火上被加热的铁钉的颜色变化一、热辐射现象第七页，共二十三页。无论是高温物体还是低温物体，都有热辐射，所辐射的能量及波长的分布都随温度而变化。例如，铁块随着温度升高： 现象：表明：（1）辐射强度及波长的分布随温度变化； （2）随着温度升高，电磁波的短波成分增加。不发光暗红赤红橘红黄白色注意： 激光、日光灯发光不是热辐射热平衡状态：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

4、量，这时得到的辐射称为平衡热辐射。一、热辐射现象第八页，共二十三页。 一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处看窗内，你会发现什么？为什么？【小组讨论】第九页，共二十三页。 物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。 如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。不透明材料制成的带小孔的空腔。二、黑体与黑体辐射第十页，共二十三页。说明：（1）黑体是个理想化的模型。例如：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。 （2）对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。（3）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁

5、波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。二、黑体与黑体辐射第十一页，共二十三页。研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。1.测量黑体辐射的实验原理图： 加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。三、黑体辐射的实验规律第十二页，共二十三页。各种温度下黑体辐射强度按波长分布情况的实验曲线2.黑体辐射的规律辐射强度三、黑体辐射的实验规律第十三页，共二十三页。3.辐射强度 单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。发现：随温度的升高(1)各种波长的辐射强度都在增加； (2)绝对黑体的温度升高时，辐射强度的极大值向短波方向移动。辐

6、射强度三、黑体辐射的实验规律第十四页，共二十三页。维恩线瑞利-金斯线紫外灾难o实验值/m123456784.经典物理学所遇到的困难解释实验曲线一朵令人不安的乌云(1)维恩的半经验公式：短波符合；长波不符合(2)瑞利-金斯公式：长波符合；短波荒唐-紫外灾难三、黑体辐射的实验规律第十五页，共二十三页。【典例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度有关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ACD典型例题第十六页，共二十三页。1.辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍 E=n

7、n=1,2,叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数能量量子化 2.谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量对于频率为 的谐振子，最小能量为： =h h=6.62610-34Js 普朗克常量 四、普朗克能量子假说：超越牛顿的发现第十七页，共二十三页。 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。能量量子经典四、普朗克能量子假说：超越牛顿的发现第十八页，共二十三页。

8、3.意义： Planck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点，提出了能量子、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。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律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。四、普朗克能量子假说：超越牛顿的发现第十九页，共二十三页。 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 h=6.62610-34Js四、普朗克能量子假说：超越牛顿的发现第二十页，共二十三页。【典例2】关于光子说的基本内容有以下几点，不正确的是( )A.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子B.光是具有质量、能量和体积的物质微粒子C.光子的能量跟它的频率成正比D.光子客观并不