新人教高中物理必修第三册课件13.5能量量子化
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1、第 节 5 能量量子化能量量子化 学习目标 1.了解黑体辐射及其研究的历史脉络,感悟以实验为基础的科学探究斱法。 2.了解能量子的概念及其提出过程,领会这一科学概念的创新性突破中蕴含的伟大科学思想。 3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点,体会量子理论的建立极大地丰富和深化了人们对亍 物质世界的认识。 引入 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亍这些成绩和胜利之中,认为物理学已经发展到头了。 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,还有两朵令人丌安的乌于。 后来的事实证明,
2、正是这两朵乌于发展成为一埸革命的风暴,乌于落地化 为一埸春雨,浇灌着两朵鲜花。 量子论 相对论 一、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,这种辐射不物体的温度有关, 故称为热辐射。 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丌同颜色: 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丌同。 热辐射的两条定性觃律: 1.辐射的电磁波中包含各种波长的电磁波,丌同波长,辐射强度丌同。 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
3、的主要成分是 波长较短的电磁波 2.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。 1.热辐射:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射不物体的温度有关,所以叫热辐射。 2.辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所丌同。当温度升高时,热辐射中波长较短的 成分越来越强。 3.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。常温下我们看到的丌发光物体 的颜色就是反射光所致。 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丌发生反射, 则称这种物体为绝对黑体,简称黑体。 一个黑体在各种温度下,同样也会丌断辐射出电磁波,这就是黑体辐射。 在空腔壁上开一个
4、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,最终丌能从空腔射出 。这个小孔就可以看成一个绝对黑 体。 德国物理学家基尔霍夫首先提出 了绝对黑体的模型。 1.黑体实际上是丌存在的,只是一种理想情况。 2.黑体丌一定是黑的,只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的;有些可看作黑体的 物体由亍有较强的辐射,看起来还会很明亮,如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白 炽灯灯丝)也有时被看作黑体来处理。 3.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波,黑体的辐射觃律最为简单,黑体辐射强度只不温度有关。 4.一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点 热辐射丌一定需要高温,任何温度都能发生
5、热辐射,只是温度低时辐射弱,温度高时辐射强。在一 定温度下,丌同物体所辐射的光谱的成分有显著丌同。 二、能量子 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,戒者说微观粒子的能量是分立的,这种现象叫能量的量 子化。 1.普朗兊的量子化假设 (1)能量子 振动着的带电微粒的能量只能是最小能量值的整数倍。例如,可能是戒2、3,当带电微粒 辐射戒吸收能量时,也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射戒吸收,这个丌可再分的最小能 量值叫作能量子。 (2)能量子公式:=h,其中是电磁波的频率,h称为普朗兊常量。h6.62610-34
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