能量量子化 【新教材备课精讲精研】 高二物理 （人教版2019必修第三册）.pptx

第5节 能量量子化第十三章 人教版 高中物理必修三 热辐射01能量子02能级03总结提升04 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。课堂引入 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.”课堂引入 黑体辐射实验 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。黑体辐射实验光的速度两朵乌云01而关于黑体辐射的问题正是我们今天要学习的内容。 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？问题与思考02 热辐射PART 01 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。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。 随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，铁块的颜色也不断发生变化。热辐射01 常温下我们看到不发光的物体颜色就是物体表面反射光所致。如果某种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，会怎样？ 大量实验结果表明，辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。提出问题02 思考与讨论 一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？ 黑体：如果某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，这物体称为黑体。近似黑体 研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。黑体辐射只与温度有关。黑体03 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。0 1 2 3 4 1700K1500K1300K1100K辐射强度黑体辐射04 实验瑞利线维恩线维恩的半经验公式： 短波符合，长波不符合。2. 瑞利—金斯公式波符合，短波荒唐。 ——紫外灾难为了得出同实验相符的黑体辐射公式，德国物理学家普朗克进行了多种尝试。黑体辐射理论解释05 能量子PART 02 1900年底，普朗克作出了这样的大胆假设： 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或 2ε、3ε……这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小为 ?是电磁波的频率，h 是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为微观宏观连续分立的，量子化能量子01 宏观世界的连续性 借助于能量子的假说，普朗克得出的黑体辐射的强度按波长的分布公式，与实验符合的非常好。 能量子的观点与宏观世界中我们对能量的认识有很大不同，例如，一个宏观的单摆，小球在摆动的过程中，受到摩擦阻力的作用，能量不断减小，能量的变化是连续的。而普朗克的假设则认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续（分立）的。能量子01 普朗克的能量子假设,使人类对微观世界的本质有了全新的认识,对现代物理学的发展产生了革命性的影响。成为物理学发展史上一个重大转折点;普朗克常量h是自然界最基本的常量之一,它体现了微观世界的基本特征;不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。能量量子化假说的意义02 光本身就是一个个不可分割的能量子，后来被叫做光子，其能量为： 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：爱因斯坦与光子03 能级PART 03 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（energy level）。分立轨道1 2 3 4E4E3E2E1定态