17.1能量量子化(精华版)PPT课件下载推荐.ppt
- 文档编号:15664885
- 上传时间:2022-11-11
- 格式:PPT
- 页数:25
- 大小:1.13MB
17.1能量量子化(精华版)PPT课件下载推荐.ppt
《17.1能量量子化(精华版)PPT课件下载推荐.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《17.1能量量子化(精华版)PPT课件下载推荐.ppt(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
材料鉴赏材料鉴赏:
1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言勋爵作了展望新世纪的发言:
“科学的大厦已经基本完成,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后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。
的修补工作就行了。
”-开尔文开尔文-也就是说:
物理学已经没有什么新东西了,后一辈科也就是说:
物理学已经没有什么新东西了,后一辈科学家只要把做过的实验再精确一下,在实验数据的小学家只要把做过的实验再精确一下,在实验数据的小数点后面再加几位罢了!
数点后面再加几位罢了!
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家,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:
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,还有两朵但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云,令人不安的乌云,-”这两朵乌云是指什么呢?
这两朵乌云是指什么呢?
黑体辐射实验黑体辐射实验光的速度光的速度后来的事实证明,正是这两朵乌云发展成为一埸革后来的事实证明,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,浇灌着两朵鲜命的风暴,乌云落地化为一埸春雨,浇灌着两朵鲜花。
花。
普朗克量子力学的诞生普朗克量子力学的诞生相对论问世相对论问世这两朵乌云到底是什么回事呢?
这两朵乌云到底是什么回事呢?
经典力学经典力学量子力学量子力学相对论相对论微观领域微观领域高速领域高速领域第一节:
第一节:
思考与讨论11,在炉火旁边有什么感觉?
,在炉火旁边有什么感觉?
22,投在炉中的铁块一开始是什么颜色,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?
800K1000K1200K1400K固体在温度升高时颜色的变化:
固体在温度升高时颜色的变化:
热辐射现象:
一切物体在任何温度下都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在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐射。
有关,所以叫做热辐射。
辐射规律:
1.辐射的电磁波中包含各种波长的电磁波,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。
不同波长,辐射强度不同。
2.温度升高,辐射强度增大,同时辐射温度升高,辐射强度增大,同时辐射电磁波的频率和波长也在变化。
电磁波的频率和波长也在变化。
问题:
如何研究物体的热辐射规律?
注意:
除了热辐射外,物体表面还会吸收和反射注意:
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,外界射来的电磁波,例如:
常温下我们看到的物体颜色就是物体反射例如:
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。
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,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。
反射的电磁波很弱。
那么:
在研究物体热辐射中,应如何那么:
在研究物体热辐射中,应如何避免反射电磁波的影响?
避免反射电磁波的影响?
一,黑体及黑体辐射一,黑体及黑体辐射理想的热辐射体是理想的热辐射体是“绝对黑体绝对黑体”,简称,简称“黑黑体体”。
它在任何温度下都能全部吸收。
它在任何温度下都能全部吸收入射的各入射的各种波长的电磁波而不发生反射。
种波长的电磁波而不发生反射。
在空腔壁上开在空腔壁上开在空腔壁上开在空腔壁上开一个很小的孔,射入一个很小的孔,射入一个很小的孔,射入一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空腔小孔的电磁波在空腔小孔的电磁波在空腔小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和中会发生多次反射和中会发生多次反射和中会发生多次反射和吸收,最终不能从空吸收,最终不能从空吸收,最终不能从空吸收,最终不能从空腔射出。
这个小孔就腔射出。
这个小孔就可以看成一个绝对黑可以看成一个绝对黑可以看成一个绝对黑可以看成一个绝对黑体。
体。
德国物理学家基尔霍夫首先提出了绝对黑体的模型。
说明:
黑体是个黑体是个理想化的模型理想化的模型。
例:
开孔的空腔,。
开孔的空腔,远处的窗口等可近似看作黑体。
远处的窗口等可近似看作黑体。
实验表明:
对于一般材料的物体,辐射实验表明:
对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除与电磁波的情况除与温度温度有关外,还与有关外,还与材料的材料的种类及表面状况种类及表面状况有关,而黑体辐射电磁波的有关,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。
于是,在研究具有普通意义的客观规律。
于是,在研究热辐热辐射射的规律时人们特别注意对的规律时人们特别注意对黑体辐射黑体辐射的研究的研究。
0123456(m)1700K1500K1300K1100K二:
黑体辐射的实验规律二:
黑体辐射的实验规律随着温度的升高:
随着温度的升高:
1,各种波长的辐射强度都有增加;
,各种波长的辐射强度都有增加;
2,辐射强度的极大值辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
向波长较短的方向移动。
你能由图找到黑体你能由图找到黑体辐射的实验规律吗辐射的实验规律吗?
瑞利公式在长波部分与实验结果比较吻合。
但在瑞利公式在长波部分与实验结果比较吻合。
但在紫外区紫外区(波长范围在紫外线附近波长范围在紫外线附近)竟算得辐射强度竟算得辐射强度为无穷大,这个荒谬的结论被认为是物理学理论为无穷大,这个荒谬的结论被认为是物理学理论的灾难,当时称为的灾难,当时称为“紫外灾难紫外灾难”。
瑞利理论值瑞利理论值维恩理论值维恩理论值实验实验T=1646k维恩公式在维恩公式在短波部分与短波部分与实验结果吻实验结果吻合得很好,合得很好,但长波却不但长波却不行。
行。
三、能量子三、能量子三、能量子三、能量子超越牛顿的发现超越牛顿的发现超越牛顿的发现超越牛顿的发现微观世界的某微观世界的某些规律,在我们些规律,在我们宏观世弄看来可宏观世弄看来可能非常奇怪。
能非常奇怪。
普朗克能量子理论普朗克能量子理论*微观粒子的能量只能是某一最小能量值微观粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍的整数倍,E=n(n=1,2,),这个不可再分的最这个不可再分的最小能量值小能量值叫能量子,简称量子。
叫能量子,简称量子。
nn为正整数,称为为正整数,称为量子数。
量子数。
*带电微粒吸收和辐射能量时,也是以这个最小能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。
量值为单位一份一份地辐射和吸收的。
h=6.62610-34J*S-普朗克常数普朗克常数*能量子的能量:
能量子的能量:
=h(是辐射吸收的电磁波的频率)(m)123568947普朗克理论普朗克理论实验值实验值理论与实验符合的让人击掌叫绝理论与实验符合的让人击掌叫绝理论与实验符合的让人击掌叫绝理论与实验符合的让人击掌叫绝1800K能量量子化:
能量量子化:
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。
(特定值,不能连续变化。
(能量量子化能量量子化),例如:
),例如:
物体的带电量,电子绕原子核运动的轨道半径。
量子化:
只能取一系列分立值,不能连续变化量子化:
只能取一系列分立值,不能连续变化你能举出生活中你能举出生活中“量子化量子化”例子吗?
例子吗?
普朗克的量子化理论改变了人们对世界的根本认识。
1900年不仅成为新世纪年不仅成为新世纪的开始,也成为物理学的一个新纪元。
的开始,也成为物理学的一个新纪元。
18年后,普朗克为此获得了诺贝尔物年后,普朗克为此获得了诺贝尔物理学奖。
理学奖。
问题与练习问题与练习在一杯开水中放入一枝温度计,在一杯开水中放入一枝温度计,开水静置室内,可以看到开水的温度开水静置室内,可以看到开水的温度是逐渐降低的,既然从微观的角度来是逐渐降低的,既然从微观的角度来看能量是一份一份向外辐射的,为什看能量是一份一份向外辐射的,为什么它的温度不是一段一段地降低?
么它的温度不是一段一段地降低?
结论:
1.在宏观尺度内研究物体的能量变化时我们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可以认为:
物体的运动是连续的,能量变化能量变化是连续的是连续的,不必考虑量子化不必考虑量子化。
(因为每个能量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。
)不明显,可以忽略不计。
)2.在研究微观粒子时必需考虑能量量子化在研究微观粒子时必需考虑能量量子化意意义:
普普朗朗克克抛抛弃弃了了经典典物物理理中中的的能能量量可可连续变化化、物物体体辐射射或或吸吸收收的的能能量量可可以以为任任意意值的的旧旧观点点,提提出出了了能能量量量量子子化化、物物体体辐射射或或吸吸收收能能量量只只能能一一份份一一份份地地按按不不连续的的方方式式进行行的的新新观点点。
这不不仅成成功功地地解解决决了了热辐射射中中的的难题,而而且且开开创物物理理学学研研究究新新局局面面,标志志着着人人类对自自然然规律律的的认识已已经从从从从宏宏观领域域进入入微微观领域域,为量量子子力学的力学的诞生奠定了基生奠定了基础。
扩展阅读扩展阅读:
变革的困难变革的困难1900年年12月月14日普朗克在德国物理学会上报告了日普朗克在德国物理学会上报告了自己的研究结果,他的公式受到欢迎,但他的能自己的研究结果,他的公式受到欢迎,但他的能量子假说,却受到冷遇,当时没有人相信他的假量子假说,却受到冷遇,当时没有人相信他的假说。
说。
能量的变化竟然是不连续的,这与物理学界几百能量的变化竟然是不连续的,这与物理学界几百年来信奉的年来信奉的“自然界无跳跃自然界无跳跃”的原则直接矛盾,的原则直接矛盾,因此量子论出现之后,许多物理学家不予接受因此量子论出现之后,许多物理学家不予接受,物物理学界最初的反应是极其冷淡的。
人们只承认普理学界最初的反应是极其冷淡的。
人们只承认普朗克那个同实验一致的经验性的辐射公式,而不朗克那个同实验一致的经验性的辐射公式,而不承认他的理论性的量子假说。
承认他的理论性的量子假说。
遗憾的是,普朗克虽然发现了能量子,但他不能遗憾的是,普朗克虽然发现了能量子,但他不能理解这一发现的意义,对自己的发现长期惴惴不理解这一发现的意义,对自己的发现长期惴惴不安。
在发现能量子之后的长达年时间,他总安。
在发现能量子之后的长达年时间,他总想退回到经典物理学的立场。
他曾在散步时对儿想退回到经典物理学的立场。
他曾在散步时对儿子说:
子说:
“我现在做的事情,要么毫无意义,要么我现在做的事情,要么毫无意义,要么可能成为牛顿以后物理学上最大的发现。
可能成为牛顿以后物理学上最大的发现。
”普朗克在做出量子假说时已年过四十。
他受过严普朗克在做出量子假说时已年过四十。
他受过严格的经典物理学训练,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 17.1 能量 量子化 精华版