高中物理第十七章 波粒二象性課件新人教版選修3-5

1、19世紀末頁，牛頓定律在各個領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機械運動方面不用說，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強、氣體的內(nèi)能。在電磁學方面，建立了一個能推斷一切電磁現(xiàn)象的 Maxwell方程。另外還找到了力、電、光、聲----等都遵循的規(guī)律---能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當時許多物理學家都沉醉于這些成績和勝利之中。他們認為物理學已經(jīng)發(fā)展到頭了。,材料鑒賞:,于是1900年英國物理學家開爾文在瞻望20世紀物理學的發(fā)展的文章中說到：,也就是說：

2、物理學已經(jīng)沒有什么新東西了，后一輩只要把做過的實驗再做一做，在實驗數(shù)據(jù)的小數(shù)點后面在加幾位罷了！,但開爾文畢盡是一位重視現(xiàn)實和有眼力的科學家，就在上面提到的文章中他還講到：,這兩朵烏云是指什么呢？,熱輻射實驗,邁克爾遜-莫雷實驗,后來的事實證明，正是這兩朵烏云發(fā)展成為一埸革命的風暴，烏云落地化為一埸春雨，澆灌著兩朵鮮花。,普朗克量子力學的誕生,相對論問世,這兩朵烏云到底是什么回事呢？,經(jīng)典力學,量子力學,相對論,微觀領(lǐng)域,高速領(lǐng)域,,

3、,,,波粒二象性,思考與討論1:在火爐旁邊有什么感覺?投在爐中的鐵塊開始是什么顏色?過一會有是什么顏色?,任何溫度下，宏觀物體都要向外輻射電磁波。電磁波能量的多少，以及電磁波按波長的分布都與溫度有關(guān)，故稱為熱輻射。,室溫時 波長較長的電磁波高溫 波長較短的電磁波,熱輻射的主要成分:,無論是高溫物體還是低溫物體，都有熱輻射，所輻射的能量及其按波長的分布都隨溫度而變化。,一、熱輻射,熱輻射解釋：大量帶電粒子的無規(guī)則熱運動

4、引起的。物體中每個分子、原子或離子都在各自平衡位置附近以各種不同頻率作無規(guī)則的微振動，每個帶電微粒的振動都會產(chǎn)生變化的電磁場，從而向外輻射各種波長的電磁波，形成連續(xù)的電磁波譜。,熱平衡狀態(tài)：向外發(fā)射的電磁波能量=從外界吸收的能量,思考與討論2：一座建設(shè)中的樓房還沒安裝窗子，盡管室內(nèi)已經(jīng)粉刷，如果從遠處看，把窗內(nèi)的亮度與樓房外墻的亮度相比，你會發(fā)現(xiàn)什么？為什么？,二、黑體與黑體輻射,⑴定義：如果一個物體在任何溫度下，對任何波長的電磁波都完

5、全吸收，而不反射與透射，則稱這種物體為絕對黑體，簡稱黑體。,用不透明材料制成一空心容器，壁上開一小孔，可看成絕對黑體,⑵說明：①黑體是個理想化的模型。 例：開孔的空腔，遠處的窗口等可近似看作黑體。 ②對于黑體，在相同溫度下的輻射規(guī)律是相同的。,三、黑體輻射的實驗規(guī)律,1）測量黑體輻射的實驗原理圖：,2）輻射強度： 單位時間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長的總輻射能，稱為輻射強度。,斯特藩——玻耳茲曼定律,實驗發(fā)現(xiàn)：隨溫

6、度的升高①各種波長的輻射強度都在增加；②當絕對黑體的溫度升高時，輻射強度的最大值向短波方向移動。,3)維恩位移定律,4) 經(jīng)典物理學所遇到的困難——解釋實驗曲線,1）維恩的半經(jīng)驗公式：,公式適合于短波波段，長波波段與實驗偏離。,公式只適用于長波段, 而在紫外區(qū)與實驗不符, ----紫外災難,2）瑞利----金斯公式,玻爾茲曼常數(shù) k =1.380658?10-23J/K,普朗克的擬合結(jié)果,四、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn),? 普朗克能

7、量子假說,*輻射物體中包含大量振動著的帶電微粒，它們的能量是某一最小能量的整數(shù)倍 E=nε n=1,2,…ε叫能量子，簡稱量子，n為量子數(shù)，它只取正整數(shù)——能量量子化,* 振子只能一份一份地按不連續(xù)方式輻射或吸收能量,h=6.626?10-34焦耳。----普朗克常數(shù),四、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn),*對于頻率為?的諧振子，最小能量為： ε=h ?,意義： Planck拋棄了經(jīng)典物理中的能