波粒二象性能量量子化選修3-5市公開課一等獎省賽課微課金獎?wù)n件

19世紀末頁，牛頓定律在各個領(lǐng)域里都取得了很大成功：在機械運動方面不用說，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強、氣體內(nèi)能。在電磁學方面，建立了一個能推斷一切電磁現(xiàn)象Maxwell方程。另外還找到了力、電、光、聲----等都遵照規(guī)律---能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當初許多物理學家都沉醉于這些成績和勝利之中。他們認為物理學已經(jīng)發(fā)展到頭了。材料鑒賞:1/16于是1900年英國物理學家開爾文在瞻望20世紀物理學發(fā)展文章中說到：

“在已經(jīng)基本建成科學大廈中，后輩物理學家只要做一些零碎修補工作就行了。”--開爾文--也就是說：物理學已經(jīng)沒有什么新東西了，后一輩只要把做過試驗再做一做，在試驗數(shù)據(jù)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)實和有眼力科學家，就在上面提到文章中他還講到：

“不過，在物理學晴朗天空遠處，還有兩朵令人不安烏云，----”2/16這兩朵烏云是指什么呢？熱輻射試驗邁克爾遜-莫雷試驗以后事實證實，正是這兩朵烏云發(fā)展成為一埸革命風暴，烏云落地化為一埸春雨，澆灌著兩朵鮮花。3/16普朗克量子力學誕生相對論問世這兩朵烏云到底是什么回事呢？經(jīng)典力學量子力學相對論微觀領(lǐng)域高速領(lǐng)域4/16波粒二象性

第1節(jié)能量量子化:物理學新紀元5/16思索與討論1:在火爐旁邊有什么感覺?投在爐中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。電磁波能量多少，以及電磁波按波長分布都與溫度相關(guān)，故稱為熱輻射。室溫時波長較長電磁波高溫波長較短電磁波熱輻射主要成份:不論是高溫物體還是低溫物體，都有熱輻射，所輻射能量及其按波長分布都隨溫度而改變。一、熱輻射6/16熱輻射解釋：大量帶電粒子無規(guī)則熱運動引發(fā)。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一樣頻率作無規(guī)則微振動，每個帶電微粒振動都會產(chǎn)生改變電磁場，從而向外輻射各種波長電磁波，形成連續(xù)電磁波譜。熱平衡狀態(tài)：向外發(fā)射電磁波能量=從外界吸收能量7/16思索與討論2：一座建設(shè)中樓房還沒安裝窗子，盡管室內(nèi)已經(jīng)粉刷，假如從遠處看，把窗內(nèi)亮度與樓房外墻亮度相比，你會發(fā)覺什么？為何？二、黑體與黑體輻射⑴定義：假如一個物體在任何溫度下，對任何波長電磁波都完全吸收，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8/16⑵說明：①黑體是個理想化模型。例：開孔空腔，遠處窗口等可近似看作黑體。②對于黑體，在相同溫度下輻射規(guī)律是相同。三、黑體輻射試驗規(guī)律1）測量黑體輻射試驗原理圖：9/162）輻射強度：

單位時間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射各種波長總輻射能，稱為輻射強度。斯特藩——玻耳茲曼定律10/161700k1500k1300k試驗發(fā)覺：隨溫度升高①各種波長輻射強度都在增加；②當絕對黑體溫度升高時，輻射強度最大值向短波方向移動。3)維恩位移定律11/164)經(jīng)典物理學所碰到困難——解釋試驗曲線1）維恩半經(jīng)驗公式：公式適合于短波波段，長波波段與試驗偏離。公式只適合用于長波段,而在紫外區(qū)與試驗不符,----紫外災(zāi)難2）瑞利----金斯公式玻爾茲曼常數(shù)k=1.38065810-23J/K試驗瑞利-瓊斯線維恩線T=1646k12/16試驗瑞利-瓊斯線維恩線T=1646k普朗克線普朗克擬合結(jié)果四、能量子：超越牛頓發(fā)覺13/16

普朗克能量子假說*輻射物體中包含大量振動著帶電微粒，它們能量是某一最小能量整數(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

*振子只能一份一份地按不連續(xù)方式輻射或吸收能量

h=6.62610-34焦耳。----普朗克常數(shù)

四、能量子：超越牛頓發(fā)覺*對于頻率為

諧振子，最小能量為：

ε=h

14/16意義：

Planck拋棄了經(jīng)典物理中能量可連續(xù)改變、物體輻射或吸收能量能夠為任意值舊觀點，提出了能量子、物體輻射或吸收能量只能一