单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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。”,也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！,但开尔文毕竟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,，,-”,一朵与,黑体辐射,有关，另一朵与,迈克尔逊实验,有关。,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,“,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,，,-”,一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。,然而，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。,正可谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”,“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,第一节,量子概念的诞生,第一节量子概念的诞生,固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为,热辐射,。,辐射电磁波的特征与温度有关,.,固体在温度升高时颜色的变化,1400,K,800,K,1000,K,1200,K,1,、热辐射现象,一、热辐射问题,由于分子热运动导致物体辐射电磁波，温度不同时 辐射的波长分布不同。,如,铁块,，温度,，,从,看不出发光,到,暗红,到,橙色,到,黄白色。,这种与温度有关,的,辐射 称为,热辐射,热辐射,-,热能转化为电磁能的过程,2,、热辐射及其特点,固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物,任何物体任何温度均存在热辐射,温度,发射的能量,电磁波的短波成分,如：,20,瓦的白炽灯,200,瓦的白炽灯,昏黄色,很亮 刺眼,3,、,对热辐射的初步认识,一、热辐射问题,直觉：,低温物体发出的是,红外光,炽热物体发出的是,可见光,高温物体发出的是,紫外光,注意：,热辐射与温度有关,激光、日光灯发光不是热辐射,加热一物体，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。,4,、平衡热辐射,任何物体任何温度均存在热辐射温度 发射的能量电磁波的短波,1,、黑体,二、黑体与黑体辐射,能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为,绝对黑体,，简称,黑体。,如：,不透明的材料制成带小孔的的空腔，射入小孔的光很难有机会从小孔射出，这个空腔可近似看作,黑体,。,黑体模型,研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础,.,一般材料的热辐射与材料及其表面状况有关，而黑体辐射与,材料无关。,1、黑体二、黑体与黑体辐射能全部吸收各种波长的辐射能而不发生,黑体模型,空腔上的小孔、炼钢炉上的小洞,.,向远处观察打开的窗子近似黑体,.,平衡态时，黑体辐射只依赖于物体的温度，与构成黑体的材料形状无关。,二、黑体与黑体辐射,2,、黑体辐射,加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波，这就是,黑体辐射,实验装置,T,平行光管,三棱镜,T,黑体模型空腔上的小孔、炼钢炉上的小洞.向远处观察打开的窗子近,二、黑体与黑体辐射,0 1 2 3 4 5 6,(m),1700K,1500K,1300K,1100K,实验结果：黑体辐射强度在不同温度下按波长的分布,二、黑体与黑体辐射0 1 2,o,实验值,/,m,维恩线,短波波符合很好，,长波波严重分歧,.,瑞利,-,金斯线,长波符合很好，,短波严重分歧,.,紫,外,灾,难,普,朗,克,线,1,2,3,4,5,6,7,8,黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云,.,二、黑体与黑体辐射,该如何解释呢？,普朗克提出的能量子概念，给出了很好的解释！,o实验值/m维恩线瑞利-金斯线紫外灾难普朗克线12345,三、普朗克提出的能量子概念,1,、能量子假说：,辐射黑体分子、原子的振动可看作,谐振子,，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。,这些谐振子只能处于某些,分立,状态，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。,相应的能量是,某一最小能量,E,（称为,能量子,）的整数倍。即：,E,、,1,E,、,2,E,、,.,nE,.,n,为正整数，称为,量子数,.,能量,量子,经典,普朗克,普朗克常量,对于频率为,的谐振子最小能量为：,说明：,在宏观尺度内研究物体的运动时可以认为：物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化,.,在研究微观粒子时必需考虑能量量子化.,三、普朗克提出的能量子概念1、能量子假说：辐射黑体分子、原子,(m),0 1 2 3 5 6 8 9,4,7,普朗克,实验值,三、普朗克提出的能量子概念,M.Planck,德国人,1858,1947,普朗克的能量子假说和黑体辐射公式,黑体辐射公式,1900.10.19,普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式,普朗克获得,1918,年诺贝尔物理学奖。,普朗克敲开了人类认识微观世界的大门，,解决了黑体辐射问题，量子的诞生为量子力学的建立打下了基础,。,(m)0 1 2 3 5,1900,年,12,月,14,日，,普朗克,在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文，宣告了量子的诞生。那一年他,42,岁。,普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了,“,能量连续变化”,的传统观念，成为现代物理学思想的基石之一，为我们打开了量子之门。,就在,1900,年，一个名叫,爱因斯坦,(Albert Einstein),的青年从苏黎世联邦工业大学,(ETH),毕业，正在为将来的生活发愁。,5,年后他受量子化启发提出了,光量子,，成功的解释了,光电效应,。,能量量子化：物理学的新纪元,1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论,就在那一年，在丹麦，,15,岁的,玻尔,(Niels Bohr),正在哥本哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。学习方面，他在数学和科学方面显示出了非凡的天才，但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有名。,13,年后他提出了,原子轨道量子化,.,德布罗意,(Louis de Broglie),当时,8,岁，还正在家里接受良好的幼年教育。后来他提出了,物质波,。,一年后，一位著名的希腊文学教授的宝贝儿子,海森堡,(Werner Karl Heisenberg),呱呱坠地。,以上人物都将在我们的课文中出现,.,能量量子化,:,物理学的新纪元,就在那一年，在丹麦，15岁的玻尔(Niels Bohr)正,例,1,、,在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是,(,),A,T,1,T,2,B,T,1,T,2,C,随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低,D,随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动,AD,例1、在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由,例,2,、,下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是,(,),A,例2、下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑,例,3,、,对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是,(,),A,以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收,B,辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍,C,吸收的能量可以是连续的,D,辐射和吸收的能量是量子化的,ABD,例3、对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是,