物理人教版 (2019)5 能量量子化优质课件ppt

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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，----”
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。
事隔不到一年（1900年底），
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？
1.一切物体都在辐射电磁波，辐射与物体的温度有关。
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，热辐射中较短波长的成分越来越强。
2.辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
例如，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。
3.物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。
除了热辐射之外，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的颜色就是反射光所致。
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。
生活中，哪些物体可以看作是黑体？
（1）黑体辐射实验曲线
辐射强度:单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。
发现：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加； ②辐射强度的最大值向短波方向移动
【例题1】黑体辐射的实验规律如图,由图可知 ( 　　)A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
①短波符合；长波不符合。
（2）黑体辐射两种经典解释
②长波符合；短波荒唐----紫外灾难。
德国物理学家维恩根据经典热力学，在1896年提出了一个辐射强度随波长及温度变化的半经验公式，维恩公式：
根据经典热力学与电磁学，物理学家瑞利在1900年也提出了一个理论公式，后经金斯改进，合称瑞利-金斯公式：
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。
Planck 1858年～1947年德国著名物理学家
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： ε＝hν
其中：ν是电磁波的频率 h是一个常量：普朗克常量 h＝ 6.62607015×10-34 J·s
能量子：超越牛顿的发现
你能不能找到一个实例，来区别“连续”和“量子化”。
1、普朗克理论对黑体辐射理论解释
借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好。
普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破，连普朗克本人都很犹豫，当时的多数物理学家自然更难接受。
【例题2】对应于7.4×10-19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？
年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能量子假设的意义，他把能量子假设进行了推广。
Albert Einstein1879年～1955年
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。
（1）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象叫光电效应，这种电子常被称为光电子。
（2）光子：光本身是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，是普朗克常量，这些能量叫光子。
【例题3】氦氖激光器发射波长为 632.8 nm 的单色光，这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为 18 mW，则每秒发射多少个光子？
1885年，瑞士数学教师巴耳末发现氢原子可见光波段的光谱。
电子绕核转动的经典图景
Bhr 1885年～1962年 丹麦物理学家
1913年，玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统。
1、能级: 微观世界中能量取值分立的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量叫做能级。
高能级: 能量较高的能级
低能级: 能量较低的能级
基能级: 能量最低的能级 (相应的状态称基态）
激发能级: 能量高于基能级的其它所有能级(相应状态称激发态)
原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。
由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线.
德国物理学家普朗克最早提出量子假说
物体中不停运动的带电微粒
玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统。
1900黑体辐射能量子
普朗克1918诺贝尔奖
爱因斯坦1921诺贝尔奖
小结—量子化概念的发展
1、（多选）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
2、关于电磁波辐射和吸收能量的特点，以下说法正确的是（ ）A．电磁波以某个最小能量值一份一份的辐射或吸收B．电磁波辐射或吸收的能量是某一最小值的整数倍C．电磁波吸收的能量可以是连续的D．电磁波辐射和吸收的能量是量子化的