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1、第四章 波粒二象性,1、量子概念的诞生,1,“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。” -开尔文-,一朵与迈克尔逊实验有关，另一朵与黑体辐射有关。,2,3,1. 概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。,固体在温度升高时颜色的变化,一、热辐射现象,2. 特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。,3. 热辐射的主要成分：底温时，波长较长的电磁波；高温时，波长较短的电磁波。,低温物体发出的是红外光； 炽热物体发出的
2、是可见光； 高温物体发出的是紫外光。,4,物体除了辐射电磁波外，还会吸收、反射外界射来的电磁波。,5,（随物而异）,（随物而异）,（随物而异）,热辐射的辐射强度与温度、物体种类及其表面情况有关，太复杂了！ 怎么去研究热辐射的客观规律呢？,6,黑体：如果一个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，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。,黑体模型,二、黑体与黑体辐射,注意：（1）黑体是个理想化的模型。,（2）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但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。,7,哪里是黑体？哪里是黑体辐射？,用心观察图中居民楼，如果从远处看窗子，有的较亮些，有
3、的较暗些，为什么？,即时讨论2,8,1、实验原理及装置图：加热空腔使其温度升高，小孔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。,三、黑体辐射的实验规律,9,特点：随温度的升高各种波长的辐射强度都在增加； 绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。,2、黑体辐射的实验规律,10,3. 经典物理学所遇到的困难,1) 维恩的半经验公式：短波符合，长波不符合2) 瑞利 金斯公式：长波符合，短波荒唐 紫外灾难,11,12,普朗克能量子假说1. 辐射物体中包含大量振动着的带电 微粒，它们的能量是某一最小能量 的整数倍：E = n n = 1，2，2. 叫能量子，简称量子，n 为量子
4、数，它只取正整数 能 量量子化； 3. 谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；4. 对于频率为 的谐振子，最小能量为：,h = 6.62610 34 Js 普朗克常量,四、能量子：超越牛顿的发现,13,黑体辐射公式 1900 年 10 月19 日，普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式,M.Planck 德国人 18581947,五、普朗克能量子理论成功解释黑体辐射,14,五、普朗克能量子理论成功解释黑体辐射,15,普朗克,能量量子化 物理学的新纪元,牛顿以来物理学最伟大的发现之一,跨出了真正说明物质世界量子性的第一步,爱因斯坦,16,Planck 抛弃了经典物理中的能量可连续
5、变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这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。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。,死后他的墓碑上只刻着他的姓名和 h = 6.62610 34 Js,17,1 下列叙述正确的是 ( )A. 一切物体都在辐射电磁波B. 一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温 度有关D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波,ACD,18,2.关于对黑
6、体的认识，下列说法正确的是()A黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体,C,19,A,3.红、橙、黄、绿四种单色光中,光子能量最小的是()A.红光B.橙光C.黄光D.绿光,20,4.小灯泡的功率P1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长106m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h6.631034 Js)解析每秒钟小灯泡发出的能量为EPt1 J1个光子的能量：,小灯泡每秒钟辐射的光子数：,21,1. 热辐射现象,2. 黑体与黑体辐射 黑体：吸收而不反射电磁波,3. 黑体辐射的实验规律 温度升高，辐射强度增加； 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,4. 能量子：超越牛顿的发现,5. 普朗克能量子理论成功解释黑体辐射 =h h=6.62610-34Js 普朗克常量,22,23,
