13.5能量量子化课件-高二上学期物理人教版

13.5能量量子化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。于是，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

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.”这两朵乌云是指什么呢？

后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，乌云落地化为一场春雨，浇灌着两朵鲜花。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这两朵乌云到底是什么回事呢？量子力学相对论微观领域高速领域经典力学把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度的升高，铁块会慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色。为什么会有这样的变化呢？

①我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。一、热辐射②辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。温度越低，辐射的电磁波重波长较长的成分多，随温度的升高，期中波长较短的成分增多。

物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。一、热辐射固体在温度升高时颜色的变化1400K800K1000K1200K

例如：铁块温度

从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。

随着温度的升高，块从发热，再到发光，铁块的颜色也不断发生变化。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？向远处观察打开的窗子近似黑色近似黑体黑体：如果某种物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而不发生反射，这物体称为黑体。黑体辐射：对于一般材料的物体，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，而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。黑体辐射实验：随着温度的升高

各种波长的辐射强度都有增加；

辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。012341700K1500K1300K1100K辐射强度1.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。例如，可能是ε、2ε、3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的能量值ε叫做能量子。二、能量子是电磁波的频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为结论：宏观物体的能量是连续的；微观粒子的能量是量子化的。M.Planck德国人1858－1947ε表示能量子的能量，单位？2.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。爱因斯坦

微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级（energylevel）。分立轨道1

2

3

4E4E3E2E1定态跃迁E4E3E2E1能级

原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。

由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。氦原子光谱能级差通常情况下，原子处于能量最低的状态黑体：物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。一切物体都在辐射电磁波，辐射与物体的温度有关。辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。热辐射

ε叫能量子，简称量子，

能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。能量子

ε=hνh=6.626×10-34J/s。——普朗克常量光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的这些能量子后来被叫作光子。原子能量的量子化能级1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是()A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体BD2．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是（）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．黑体的热辐射实质上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说ACDB

20世纪20年代，量子力学建立了，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。

核能的利用，计算机和智能手机的制造，激光技术等的应用都离不开量子力学。是量子力学引领我们迈入了现代社会，让我们享受到非富多彩的现代生活。玻尔理论对