（能量量子化）人教版高中物理選修3-5教學(xué)課件

1、講解人：精品課件 時間：2020.5.25MENTAL HEALTH COUNSELING PPT第1節(jié) 能量量子化第17章 波粒二象性人教版高中物理選修3-5第一頁，共二十三頁。課堂引入觀察鐵釘?shù)念伾兓?，思考產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因？第二頁，共二十三頁。 19世紀(jì)末，牛頓定律在各個領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機(jī)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(qiáng)、氣體的內(nèi)能。 在電磁學(xué)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(dāng)時許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了。課堂引入第三

2、頁，共二十三頁。 1900年，在英國皇家學(xué)會的新年慶祝會上，物理學(xué)家開爾文勛爵作了展望新世紀(jì)的發(fā)言: “科學(xué)的大廈已經(jīng)基本完成，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補工作就行了。” (開爾文) 但開爾文畢竟是一位重視現(xiàn)實和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到： “但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵令人不安的烏云，”課堂引入第四頁，共二十三頁。黑體輻射實驗邁克爾遜-莫雷實驗普朗克量子力學(xué)的誕生相對論問世量子力學(xué)相對論微觀領(lǐng)域高速領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)這兩朵烏云是指什么呢？第五頁，共二十三頁。在火爐旁邊有什么感覺?為什么會有這種感覺？【小組討論】第六頁，共二十三頁。 固體或液體，在任何溫度下都在輻射

3、各種波長的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。1400K800K1000K1200K 鐵釘溫度 從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色下圖是開頭視頻中在火上被加熱的鐵釘?shù)念伾兓弧彷椛洮F(xiàn)象第七頁，共二十三頁。無論是高溫物體還是低溫物體，都有熱輻射，所輻射的能量及波長的分布都隨溫度而變化。例如，鐵塊隨著溫度升高： 現(xiàn)象：表明：（1）輻射強(qiáng)度及波長的分布隨溫度變化； （2）隨著溫度升高，電磁波的短波成分增加。不發(fā)光暗紅赤紅橘紅黃白色注意： 激光、日光燈發(fā)光不是熱輻射熱平衡狀態(tài)：物體的溫度恒定時，物體所吸收的能量等于在同一時間內(nèi)輻射的能

4、量，這時得到的輻射稱為平衡熱輻射。一、熱輻射現(xiàn)象第八頁，共二十三頁。 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(yuǎn)處看窗內(nèi)，你會發(fā)現(xiàn)什么？為什么？【小組討論】第九頁，共二十三頁。 物體表面能夠吸收和反射外界射來的電磁波。 如果一個物體在任何溫度下，對任何波長的電磁波都完全吸收，而不反射與透射，則稱這種物體為絕對黑體，簡稱黑體。不透明材料制成的帶小孔的空腔。二、黑體與黑體輻射第十頁，共二十三頁。說明：（1）黑體是個理想化的模型。例如：開孔的空腔，遠(yuǎn)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。（3）一般物體的輻射與溫度、材料、表面狀況有關(guān)，但黑體輻射電磁

5、波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)。二、黑體與黑體輻射第十一頁，共二十三頁。研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。1.測量黑體輻射的實驗原理圖： 加熱空腔使其溫度升高，空腔就成了不同溫度下的黑體，從小孔向外的輻射就是黑體輻射。三、黑體輻射的實驗規(guī)律第十二頁，共二十三頁。各種溫度下黑體輻射強(qiáng)度按波長分布情況的實驗曲線2.黑體輻射的規(guī)律輻射強(qiáng)度三、黑體輻射的實驗規(guī)律第十三頁，共二十三頁。3.輻射強(qiáng)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(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)：隨溫度的升高(1)各種波長的輻射強(qiáng)度都在增加； (2)絕對黑體的溫度升高時，輻射強(qiáng)度的極大值向短波方向移動。輻

6、射強(qiáng)度三、黑體輻射的實驗規(guī)律第十四頁，共二十三頁。維恩線瑞利-金斯線紫外災(zāi)難o實驗值/m123456784.經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難解釋實驗曲線一朵令人不安的烏云(1)維恩的半經(jīng)驗公式：短波符合；長波不符合(2)瑞利-金斯公式：長波符合；短波荒唐-紫外災(zāi)難三、黑體輻射的實驗規(guī)律第十五頁，共二十三頁?！镜淅?】下列敘述正確的是（ ）A一切物體都在輻射電磁波B一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波ACD典型例題第十六頁，共二十三頁。1.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=n

7、n=1,2,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 2.諧振子只能一份一份按不連續(xù)方式輻射或吸收能量對于頻率為 的諧振子，最小能量為： =h h=6.62610-34Js 普朗克常量 四、普朗克能量子假說：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)第十七頁，共二十三頁。 輻射黑體分子、原子的振動可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量（稱為能量子）的整數(shù)倍，即：1，2，3， . n。n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。能量量子經(jīng)典四、普朗克能量子假說：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)第十八頁，共二十三頁。

8、3.意義： Planck拋棄了經(jīng)典物理中的能量可連續(xù)變化、物體輻射或吸收的能量可以為任意值的舊觀點，提出了能量子、物體輻射或吸收能量只能一份一份地按不連續(xù)的方式進(jìn)行的新觀點。這不僅成功地解決了熱輻射中的難題，而且開創(chuàng)物理學(xué)研究新局面，標(biāo)志著人類對自然規(guī)律的認(rèn)識已經(jīng)從從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域，為量子力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。四、普朗克能量子假說：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)第十九頁，共二十三頁。 普朗克后來又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感不安，只是在經(jīng)過十多年的努力證明任何復(fù)歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后，他才堅定地相信 h 的引入確實反映了新理論的本質(zhì)。 1918年他榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。 他的墓碑上只刻著他的姓名和 h=6.62610-34Js四、普朗克能量子假說：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)第二十頁，共二十三頁?！镜淅?】關(guān)于光子說的基本內(nèi)容有以下幾點，不正確的是( )A.在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個光子B.光是具有質(zhì)量、能量和體積的物質(zhì)微粒子C.光子的能量跟它的頻率成正比D.光子客觀并不