波粒二象性第一节

波粒二象性第一节第1页，共15页，2023年，2月20日，星期一于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到：

“在已经基本建成的科学大厦中，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！

但开尔文毕尽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，----”第2页，共15页，2023年，2月20日，星期一这两朵乌云是指什么呢？热辐射实验迈克尔逊-莫雷实验后来的事实证明，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，浇灌着两朵鲜花。第3页，共15页，2023年，2月20日，星期一普朗克量子力学的诞生相对论问世这两朵乌云到底是什么回事呢？经典力学量子力学相对论微观领域高速领域第4页，共15页，2023年，2月20日，星期一波粒二象性

第1节能量量子化:物理学的新纪元第5页，共15页，2023年，2月20日，星期一思考与讨论1:在火炉旁边有什么感觉?投在炉中的铁块开始是什么颜色?过一会有是什么颜色?任何温度下，宏观物体都要向外辐射电磁波。电磁波能量的多少，以及电磁波波长的分布都与温度有关，故称为热辐射。室温时波长较长的电磁波高温波长较短的电磁波热辐射的主要成分:无论是高温物体还是低温物体，都有热辐射，所辐射的能量及其按波长的分布都随温度而变化。一、热辐射热辐射---热能转化为电磁能的过程第6页，共15页，2023年，2月20日，星期一热辐射解释：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。热平衡状态：向外发射的电磁波能量=从外界吸收的能量第7页，共15页，2023年，2月20日，星期一二、黑体与黑体辐射⑴定义：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。用不透明材料制成一空心容器，壁上开一小孔，可看成绝对黑体第8页，共15页，2023年，2月20日，星期一⑵说明：①黑体是个理想化的模型。例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。一般的材料的物体，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．②对于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．三、黑体辐射的实验规律1）测量黑体辐射的实验原理图：第9页，共15页，2023年，2月20日，星期一实验装置T平行光管三棱镜T第10页，共15页，2023年，2月20日，星期一2）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。实验发现：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加；②辐射强度的最大值向短波方向移动。第11页，共15页，2023年，2月20日，星期一3)经典物理学所遇到的困难——解释实验曲线1）维恩的半经验公式：公式适合于短波波段，长波波段与实验偏离。公式只适用于长波段,而在紫外区与实验不符,----紫外灾难2）瑞利----金斯公式玻尔兹曼常数k=1.38065810-23J/K实验瑞利-琼斯线维恩线T=1646k第12页，共15页，2023年，2月20日，星期一实验瑞利-琼斯线维恩线T=1646k普朗克线普朗克的拟合结果三、能量子：超越牛顿的发现第13页，共15页，2023年，2月20日，星期一普朗克能量子假说振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍

E=nεn=1,2,…ε叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数——能量量子化

*当带电微粒辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量

h=6.62610-34J.S。----普朗克常数

三、能量子：超越牛顿的发现*最小能量为：ε=h

是电磁波的频率．第14页，共15页，2023年，2月20日，星期一意义：

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