教科版選修35 波粒二象性 量子概念的誕生 課件 （共24張）.pptVIP

4 1量子概念的誕生 1 光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光確實是一種波 光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波 光的某些性質(zhì)與電磁波相似說明光是電磁波 回顧 光的波動理論已經(jīng)完美建立起來 但在解釋黑體輻射和光電效應現(xiàn)象遇到了不可逾越的困難 2 思考與討論 1 在爐火旁邊有什么感覺 2 投在爐中的鐵塊一開始是什么顏色 過一會兒又是什么顏色 1 固體或液體 在任何溫度下都在發(fā)射各種波長的電磁波 這種由于物體中的分子 原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射 一 熱輻射問題 2 對熱輻射的初步認識 任何物體任何溫度均存在熱輻射 溫度不同時輻射的波長分布不同 溫度越高輻射的能量越強 輻射中的短波成分也越多熱輻射 熱能 內(nèi)能 轉(zhuǎn)化為電磁能的過程 4 固體或液體 在任何溫度下都在發(fā)射各種波長的電磁波 這種由于物體中的分子 原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射 所輻射電磁波的特征與溫度有關 固體在溫度升高時顏色的變化 1 熱輻射 由于分子熱運動導致物體輻射電磁波溫度不同時輻射的波長分布不同 例如 鐵塊溫度 從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色 這種與溫度有關的輻射稱為熱輻射熱輻射 熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過程 2 對熱輻射的初步認識 任何物體任何溫度均存在熱輻射 溫度 發(fā)射的能量 電磁波的短波成分 如一個20瓦的白熾燈和一個200瓦的白熾燈 昏黃色 賊亮刺眼 直覺 低溫物體發(fā)出的是紅外光熾熱物體發(fā)出的是可見光高溫物體發(fā)出的是紫外光注意 熱輻射與溫度有關激光日光燈發(fā)光不是熱輻射 3 平衡熱輻射加熱一物體物體的溫度恒定時 物體所吸收的能量等于在同一時間內(nèi)輻射的能量 這時得到的輻射稱為平衡熱輻射 思考與討論 一座建設中樓房還沒有安裝窗子 盡管室內(nèi)已粉刷 如果從遠處觀察 把窗內(nèi)的亮度與樓外墻的亮度相比 你會發(fā)現(xiàn)什么 為什么 實驗表明 對于一般材料的物體 輻射電磁波的情況除與溫度有關外 還與材料的種類及表面狀況有關 而黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關 因而反映了某種具有普通意義的客觀規(guī)律 于是 在研究熱輻射的規(guī)律時 人們特別注意對黑體輻射的研究 能全部吸收各種波長的輻射能而不發(fā)生反射 折射和透射的物體稱為絕對黑體 簡稱黑體 二 黑體與黑體輻射 不透明的材料制成帶小孔的的空腔 可近似看作黑體 黑體模型 研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎 12 加熱腔體 黑體表面就向外輻射電磁波 這就是黑體輻射 黑體模型 空腔上的小孔煉鋼爐上的小洞 向遠處觀察打開的窗子近似黑體 平衡態(tài)時黑體輻射只依賴于物體的溫度 與構成黑體的材料形狀無關 實驗裝置 t 平行光管 三棱鏡 t 實驗結果 黑體輻射實驗是物理學晴朗天空中一朵令人不安的烏云 16 氣體分子熱運動時 電流 光的波動性 光的粒子性 我們在思考物理概念或物理規(guī)律時 往往 17 三 普朗克提出的能量子概念輻射黑體分子 原子的振動可看作諧振子 這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能 但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài) 在這些狀態(tài)中 諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學所允許的可具有任意值 相應的能量是某一最小能量 稱為能量子 的整數(shù)倍 即 1 2 3 n n為正整數(shù) 稱為量子數(shù) 對于頻率為 的諧振子最小能量為 能量 量子 經(jīng)典 18 希臘字母 讀 nju 音同new 普朗克后來又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感不安 只是在經(jīng)過十多年的努力證明任何復歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后 他才堅定地相信h的引入確實反映了新理論的本質(zhì) 1918年他榮獲諾貝爾物理學獎 他的墓碑上只刻著他的姓名和 m 1235689 4 7 普朗克 實驗值 利用能量子概念 普朗克推導出了與實驗相符的公式 20 四 量子論誕生的歷史意義 1 第一次展示了微觀世界的非連續(xù)性 2 普朗克是 看到 微觀世界的第一人 3 能量子的表達式 能量的表達式 小結 對能量的認識 經(jīng)典 量子 21 acd 例1 下列敘述正確的是 a 一切物體都在輻射電磁波b 一般物體輻射電磁波的情況只與溫有關c 黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關d 黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波 精講細練 例2 煉鋼工人通過觀察煉鋼爐內(nèi)的顏色 就可以估計出爐內(nèi)的溫度 這是根據(jù)什么道理 答案 根據(jù)熱輻射的規(guī)律可知 當物體的溫度升高時 熱輻射中較短波長的成分越來越強 可見光所占份額增大 溫度越高紅光成分減少 頻率比紅光大的其他顏色的光 為橙 黃 綠 藍 紫等光的成分就增多 因此可根據(jù)爐內(nèi)光的顏色大致估計爐內(nèi)的溫度 例3 對應于3 4 l0 l9j的能量子 其電磁輻射的頻率和波長各