波粒二象性第一節(jié)

波粒二象性第一節(jié)第1頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一于是1900年英國物理學(xué)家開爾文在瞻望20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展的文章中說到：

“在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了?！?/p>

--開爾文--也就是說：物理學(xué)已經(jīng)沒有什么新東西了，后一輩只要把做過的實驗再做一做，在實驗數(shù)據(jù)的小數(shù)點后面在加幾位罷了！

但開爾文畢盡是一位重視現(xiàn)實和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到：

“但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵令人不安的烏云，----”第2頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一這兩朵烏云是指什么呢？熱輻射實驗邁克爾遜-莫雷實驗后來的事實證明，正是這兩朵烏云發(fā)展成為一埸革命的風(fēng)暴，烏云落地化為一埸春雨，澆灌著兩朵鮮花。第3頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一普朗克量子力學(xué)的誕生相對論問世這兩朵烏云到底是什么回事呢？經(jīng)典力學(xué)量子力學(xué)相對論微觀領(lǐng)域高速領(lǐng)域第4頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一波粒二象性

第1節(jié)能量量子化:物理學(xué)的新紀(jì)元第5頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一思考與討論1:在火爐旁邊有什么感覺?投在爐中的鐵塊開始是什么顏色?過一會有是什么顏色?任何溫度下，宏觀物體都要向外輻射電磁波。電磁波能量的多少，以及電磁波波長的分布都與溫度有關(guān)，故稱為熱輻射。室溫時波長較長的電磁波高溫波長較短的電磁波熱輻射的主要成分:無論是高溫物體還是低溫物體，都有熱輻射，所輻射的能量及其按波長的分布都隨溫度而變化。一、熱輻射熱輻射---熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過程第6頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一熱輻射解釋：大量帶電粒子的無規(guī)則熱運(yùn)動引起的。物體中每個分子、原子或離子都在各自平衡位置附近以各種不同頻率作無規(guī)則的微振動，每個帶電微粒的振動都會產(chǎn)生變化的電磁場，從而向外輻射各種波長的電磁波，形成連續(xù)的電磁波譜。熱平衡狀態(tài)：向外發(fā)射的電磁波能量=從外界吸收的能量第7頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一二、黑體與黑體輻射⑴定義：如果一個物體在任何溫度下，對任何波長的電磁波都完全吸收，而不反射與透射，則稱這種物體為絕對黑體，簡稱黑體。用不透明材料制成一空心容器，壁上開一小孔，可看成絕對黑體第8頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一⑵說明：①黑體是個理想化的模型。例：開孔的空腔，遠(yuǎn)處的窗口等可近似看作黑體。一般的材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外還與材料的種類及表面狀況有關(guān)．②對于黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)．三、黑體輻射的實驗規(guī)律1）測量黑體輻射的實驗原理圖：第9頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一實驗裝置T平行光管三棱鏡T第10頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一2）輻射強(qiáng)度：

單位時間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長的總輻射能，稱為輻射強(qiáng)度。實驗發(fā)現(xiàn)：隨溫度的升高①各種波長的輻射強(qiáng)度都在增加；②輻射強(qiáng)度的最大值向短波方向移動。第11頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一3)經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難——解釋實驗曲線1）維恩的半經(jīng)驗公式：公式適合于短波波段，長波波段與實驗偏離。公式只適用于長波段,而在紫外區(qū)與實驗不符,----紫外災(zāi)難2）瑞利----金斯公式玻爾茲曼常數(shù)k=1.38065810-23J/K實驗瑞利-瓊斯線維恩線T=1646k第12頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一實驗瑞利-瓊斯線維恩線T=1646k普朗克線普朗克的擬合結(jié)果三、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)第13頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一普朗克能量子假說振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍

E=nεn=1,2,…ε叫能量子，簡稱量子，n為量子數(shù)，它只取正整數(shù)——能量量子化

*當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量只能一份一份地按不連續(xù)方式輻射或吸收能量

h=6.62610-34J.S。----普朗克常數(shù)

三、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)*最小能量為：ε=h

是電磁波的頻率．第14頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一意義：

Planck拋棄了經(jīng)典物理中的能量可連續(xù)變化、物體輻射或吸收的能量可以為任意值的舊觀點，提出了能量子、物體輻射或吸收能量只能一份一份地按不連續(xù)的