2023学年完整公开课版能量量子化

17.1能量量子化第十七章波粒二象性

1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名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--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，----”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。然而,事隔不到一年(1900年底)，就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村

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1400K800K1000K1200K1.热辐射现象黑体与黑体辐射任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。一般物体辐射能量与T有关;还与材料.表面积有关实验:加热铁直觉:

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2.黑体辐射实验规律

不透明的材料制成带小孔的空腔,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。黑体模型空腔上的小孔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3.黑体辐射:实验结论:1.温度越高,辐射能越大;1700K1500K1300K1100K2.与最大辐射能对应的波长向短波方向移动两种理论:维恩公式:短波适合;长波不符合瑞利公式:长波适合;短波荒唐紫外灾难普朗克理论:

在发射和吸收能量的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。能量是h

的整数倍。

最小能量为:E=hνν

是波的频率实验瑞利公式维恩公式黑体辐射(二)普朗克理论值黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。o实验值/μm维恩线瑞利--金斯线紫外灾难普朗克线12345678ε=hν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ε（称为能量子）的整数倍，即：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n为正整数，称为量子数。能量量子经典h=6.626*10-34J.s能量子超越牛顿的发现问题:既然灯向外辐射的光能是分立的，一份份的。为何我们看不到灯的亮度发生变化？结论：1。在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化2。在研究微观粒子时必需考虑能量量子化问题与结论看下列一组照片能否给你一点启发三、能量子超越牛顿的发现

微观世界的某些规律，在我们宏观世界看来可能非常奇怪。课堂练习3.在白天,对面楼房的窗户看上去是黑色的,而外墙面是亮的.为什么?1.请你填空:在做全国人口普查时我们关心的是:现在全国有几___人,班级小组长在数人数时常用:一___,两___;等.4.光源发出的光能是一份一份的,那么每份光能是怎样传到你的眼睛里呢?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?请你与同桌讨论一下,说说你的猜想.2.灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍.那么红光的最小能量比紫光的最小能量大