17.1能量量子化(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-5）

第十七章 波粒二象性 点石成金系列 牛顿 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麦克斯韦方程。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。 麦克斯韦 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尽头了。 爱因斯坦 伽利略 爱迪生 楞次 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。“ “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云.“ 威廉·汤姆孙 开尔文勋爵 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埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。 黑体辐射实验 迈克尔逊-莫雷实验 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。 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 17.1 能量量子化 一、黑体与黑体辐射 （一）热辐射现象 1、热辐射：一切物体在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射是由物体的原子、分子受激发产生的，与温度有关，故称为热辐射。 投在炉中的铁块 800K 1000K 1200K 1400K 2、热辐射特性： （1）辐射强度及波长的分布随温度变化； （2）随着温度升高，电磁波的短波成分增加。 不发光→ 暗红→ 赤红→ 橘红→ 黄白色 例如，铁块随着温度升高： 3、热平衡状态：物体的温度恒定时，物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量，这时得到的辐射称为平衡热辐射。 注意： 激光、日光灯发光不是热辐射 热辐射的应用： 红外测温仪 利用红外成像探测铀矿 红外夜视仪 　 　 　 返回导航 第十七章　波粒二象性 物理选修3-5·人教版 思考：一座建设中的楼房还没安装窗子，但室内墙已经粉刷。从远处看，将室内墙与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？ 室内墙是黑的，因为没有光反射出来或反射出来的光比较弱。 想一想 （二）黑体与黑体辐射——（量子力学的萌芽） 2、黑体辐射的特征：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。(一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，) 不透明材料制成的带小孔的空腔 1、黑体：如果一个物体在任何温度下，都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。 3、对黑体的理解：绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。 4、一般物体与黑体的比较 热辐射特点 吸收、反射特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关 既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关 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 完全吸收各种入射电磁波，不反射 返回导航 第十七章　波粒二象性 物理选修3-5·人教版 5、特别提醒： (1)热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。 (2)黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在。 (3)黑体看上去不是一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，例如：炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被看作黑体来处理。 返回导航 第十七章　波粒二象性 物理选修3-5·人教版 二、黑体辐射的实验规律 返回导航 第十七章　波粒二象性 物理选修3-5·人教版 那接下来让我们来看看黑体辐射定量的规律吧 17 1、为什么要研究黑体辐射？ 一般材料的物体的辐射：除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。黑体辐射规律只与黑体的温度有关。所以，研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。 2、测量黑体辐射的实验原理： 加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。 返回导航 第十七章　波粒二象性 物理选修3-5·人教版 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，如图所示。 (1)温度一定时，黑体辐射强