能量量子化,能量量子化,教学目标,了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学研究方法,了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想,通过观察热辐射的强度与波长的关系图象培养学生观察能力,了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识,教学目标了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学研究方法了解能,教学重点,能量子的概念,教学难点,黑体辐射的实验规律,教学重点能量子的概念教学难点黑体辐射的实验规律,19,世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功,力学,热学,电磁学,当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中，认为物理学已经发展到头了。,19世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功力学热学电,威廉,汤姆孙开尔文勋爵,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科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学,这两朵乌云是指什么呢？,黑体辐射实验,迈克尔逊,-,莫雷实验,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。,量子论,相对论,这两朵乌云是指什么呢？黑体辐射实验迈克尔逊-莫雷实验后来,知道科学史上的两朵乌云,知道什么是热辐射,知道什么是黑体,黑体,知道科学史上的两朵乌云知道什么是热辐射知道什么是黑体黑体,热辐射,在炉火旁边有什么感觉？,冬天会感觉到很暖和，因为炉火在辐射能量,热辐射现象：一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故称为热辐射。,热辐射在炉火旁边有什么感觉？冬天会感觉到很暖和，因为炉火在,热辐射,投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么颜色？,投在炉中的铁块随温度升高依次呈现不同颜色：,这是热辐射的一个特性：,这表明，辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。,800K,1000K,1200K,1400K,热辐射投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么颜色？,热辐射,热辐射的两条,定性,规律：,辐射的电磁波中,包含各种波长的电磁波,，,不同波长,，,辐射强度不同,。,在,室温,下，辐射的主要成分是波长较长的电磁波,在,高温,情况下，辐射的主要成分是波长较短的电磁波,温度升高，辐射强度增大，同时辐射电磁波的频率和波长也在变化。,热辐射热辐射的两条定性规律：辐射的电磁波中包含各种波长的电,如何定量地研究物体的热辐射规律？,除了热辐射外，物体表面还会,吸收和反射,外界射来的电磁波,常温下我们看到的物体颜色就是物体反射了该频率的电磁波，吸收了其他频率的电磁波。,一些物体看起来很黑，其实是它吸收所有电磁波，反射的电磁波很弱。,那么，在研究物体的热辐射时，应如何避免反射电磁波的影响？,如何定量地研究物体的热辐射规律？除了热辐射外，物体表面还会吸,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？,发现室内墙是黑的，因为没有光反射出来或反射出来的光比较弱,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,黑体与黑体辐射,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,。,在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个小孔就可以看成一个绝对黑体。,注意：黑体是个,理想化的模型,。,德国物理学家,基尔霍夫,首先提出了绝对黑体的模型。,黑体与黑体辐射黑体：如果一个物体在任何温度下，都能够完全吸收,黑体与黑体辐射,黑体一定是黑色的吗？,用一个白色的盒子，在侧面开一个小孔，同样可以看做是一个黑体。,黑体不是一定必须是黑色的。,黑体与黑体辐射黑体一定是黑色的吗？用一个白色的盒子，在侧面开,黑体与黑体辐射,一个黑体在各种温度下，同样也会不断辐射出电磁波，这就是,黑体辐射,。,那么，在研究热辐射的规律时，人们为什么特别注意对黑体辐射进行研究？,实验表明：,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规律,只与黑体的温度,有关，因而可以反映某种具有普通意义的客观规律。,黑体与黑体辐射一个黑体在各种温度下，同样也会不断辐射出电磁波,那么黑体辐射实验具有什么样的规律呢？,那么黑体辐射实验具有什么样的规律呢？,了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系,黑体辐射,黑体辐射,了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系黑体,黑体辐射的实验规律,1700K,1500K,1300K,1100K,辐射强度,0 1 2 3 4 5 6,你能由图找到黑体辐射的实验规律吗？,温度升高，各种波长的辐射强度都有增加；,温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。,黑体辐射的实验规律1700K1500K1300K1100K辐,黑体辐射的实验规律,怎样解释黑体辐射的实验规律？,按照当时物理学的认识，物体中存在着不停运动的带电微粒，每个,带电微粒的振动都产生变化的电磁场,，从而,产生电磁辐射,，形成,连续的电磁波谱,。,黑体辐射的实验规律怎样解释黑体辐射的实验规律？按照当时物理学,黑体辐射的实验规律,依据热学和电磁学的知识,德国物理学家维恩在,1896,年提出了辐射强度按波长分布的理论公式：,维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行。,实验值,维恩理论值,黑体辐射的实验规律依据热学和电磁学的知识德国物理学家维恩在1,黑体辐射的实验规律,英国物理学家瑞利在,1900,年也提出了辐射强度按波长分布的理论公式：,紫外灾难,实验值,瑞利理论值,这个荒谬的结论被认为是物理学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”。,瑞利公式在长波部分与实验结果比较吻合。但在紫外区,(,波长范围在紫外线附近,),竟算得辐射强度为无穷大。,黑体辐射的实验规律英国物理学家瑞利在1900年也提出了辐射强,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做了多种尝试，进行了激烈的思想斗争。,微观世界的某些规律，在我们宏观世界看来可能非常奇怪。,普朗克,普朗克,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做了多种,知道经典理论研究黑体辐射的困难,了解能量子的概念和计算,知道普朗克常量,能量子,知道经典理论研究黑体辐射的困难了解能量子的概念和计算知道普朗,能量子,超越牛顿的发现,能量子假说,1900,年，普朗克作出了这样的大胆假设：,这个不可再分的最小能量值,叫能量子，简称量子。,n,为正整数，称为量子数。,震动着的带电微粒的能量是某一,最小能量的整数倍,。,能量子超越牛顿的发现能量子假说1900年，普朗克作出了这,能量子,超越牛顿的发现,能量子假说,带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射和吸收的。,在微观世界中能量是,量子化,的，或者说微观粒子的能量是,分立,的，这种现象叫,能量的量子化,。,能量子超越牛顿的发现能量子假说带电微粒吸收和辐射能量时，,能量子,超越牛顿的发现,能量子假说,普朗克常量,经典,量子,能量,能量子超越牛顿的发现能量子假说普朗克常量经典量子能量,能量子,超越牛顿的发现,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,能量子超越牛顿的发现黑体辐射公式1900年10月19日，,普朗克公式与实验结果的比较,1 2 3 4 5 6 7 8 9,普朗克理论,1700K,理论与实验符合得让人拍手叫绝,实验值,能量子,超越牛顿的发现,普朗克公式与实验结果的比较1 2 3 4,能量子,超越牛顿的发现,普朗克的能量子观点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，普朗克为此获得了诺贝尔物理学奖。,普朗克,能量子超越牛顿的发现普朗克的能量子观点不仅成功地解决了热,能量子的理解,联系生活实际说说你心中的连续性与量子化有什么区别？,米缸里存放的大米，在我们人类看来，其质量是可以连续增加的，可以多装入,1.3kg,或减少,2.1kg,。,如果让蚂蚁来搬运这些大米，那么它们会认为存放的大米的质量是不连续的，每次只能一粒一粒地搬运，而不能一次搬运,1.1,粒等。,能量子的理解联系生活实际说说你心中的连续性与量子化有什么区别,能量子的理解,联系生活实际说说你心中的连续性与量子化有什么区别？,放电影时，正常放映时我们看见的一个连续动作，如果把放映速度调整到很慢，就会看见原本连续的动作就不再连续，而是分立的，一帧一帧进行。,能量子的理解联系生活实际说说你心中的连续性与量子化有什么区别,能量子的理解,量子化：只能取一系列分立值，不能连续变化,宏观世界中：,能量可以是任意值，可以连续变化。,例如：物体的重力势能，弹簧振子的弹性势能。,微观世界中：,微观粒子的能量只能是一个一个的特定值，不能连续变化。（能量量子化）,例如：物体的带电量，电子绕原子核运动的轨道半径。,能量子的理解量子化：只能取一系列分立值，不能连续变化宏观世界,能量子的理解,在宏观尺度内研究物体的能量变化时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化。,因为每个能量子的能量很小，宏观物体的能量不连续变化非常不明显，可以忽略不计。,在研究微观粒子时必需考虑能量量子化。,能量子的理解在宏观尺度内研究物体的能量变化时我们可以认为：物,能量子的理解,人体表面辐射本领的最大值在波长为处，对应的是何种辐射？能量子的值为多大？,解：可见光波长范围为：,390nm780nm,故 在红外线,区域,能量子,人教版高中物理选修,3-5 17.1,能量量子化,(,共,37,张,PPT),人教版高中物理选修,3-5 17.1,能量量子化,(,共,37,张,PPT),能量子的理解人体表面辐射本领的最大值在波长为处，对应的是何种,问题与练习,以下宏观概念中，哪些是“量子化”的？,A.,物体的长度,B.,物体所受的重力,C.,物体的动能,D.,人的个数,D,人教版高中物理选修,3-5 17.1,能量量子化,(,共,37,张,PPT),人教版高中物理选修,3-5 17.1,能量量子化,(,共,37,张,PPT),问题与练习以下宏观概念中，哪些是“量子化”的？A.物体的长,问题与练习,光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是,400600nm,。,400nm,、,760nm,电磁辐射的能量子 的值是多少？,400nm,电磁辐射的能量子,700nm,电磁辐射的能量子,人教版高中物理选修,3-5 17.1,能量量子化,(,共,37,张,PPT),人教版高中物理选修,3-5 17.1,能量量子化,(,共,37,张,PPT),问题与练习光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是4006,1.,书面语是由口语加工而成的，大多采用书面形式表达，由于言者与听者、作者与读者不是直接接触，所以在修辞上要求有严密性、系统性和规范性。,2.,本文是一篇充满激情、现场发挥的讲演词，口语色彩极浓，从而更好地表达了自己的感情。,3,通过对经济危机爆发原因的分析，使学生认识到历次危机爆发的形式虽有所不同，但就其根源来讲，都是源于资本主义社会的基本矛盾。,4,通过对罗斯福新政的内容和影响的讲述，使学生认识到罗斯福新政在维护资本主义制度的前提下进行调整改革，克服了危机，但不能根本消除危机。引导学生辩证地看待资本主义国家的改革和内部调整。,5.,了解,“,三角贸易,”,的背景，知道,“,三角贸易,”,路线和内容，能概括出殖民扩张的大致手段。,6.,说出玻利瓦尔在拉美独立运动中的主要事迹，简要了解拉美其他国家和地区的独立运动。,7,通过了解日本大化改新是学习和模仿中国文明的史实，懂得善于学习和模仿他人是提高自身素质的一种重要途径。,8,通过了解穆罕默德的主要活动，学习