171能量量子化.ppt

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1、19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还方程。另外还找到了力、电、光、声找到了力、电、光、声-等都遵循的规律等都遵循的规律-能量转化与守恒定律。当时许多物理学家能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物

2、理学已经发展到头了。理学已经发展到头了。材料鉴赏材料鉴赏:于是于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到：世纪物理学的发展的文章中说到：“在已经基本建成的科学大厦中，在已经基本建成的科学大厦中，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。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，后一辈只也就是说：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！在加几位罢了！但开尔文毕尽是一位重视现实和有

3、眼力的科学家，但开尔文毕尽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，还有两朵令人不但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，安的乌云，-”这两朵乌云是指什么呢？这两朵乌云是指什么呢？热辐射实验热辐射实验迈克尔逊迈克尔逊-莫雷实验莫雷实验后来的事实证明，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怎么回事呢

4、？这两朵乌云到底是怎么回事呢？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波粒二象性波粒二象性 第第1 1节节 能量量子化能量量子化:物理学的新纪元物理学的新纪元思考与讨论思考与讨论1:在火炉旁边有什么感觉在火炉旁边有什么感觉?投在炉中的铁块开始是什么颜色投在炉中的铁块开始是什么颜色?过一会有是什么颜色过一会有是什么颜色?任何温度下，一切宏观物体都要向外辐射电磁波。这任何温度下，一切宏观物体都要向外辐射电磁波。这种辐射与物体的温度有关，所以称为种辐射与物体的温度有关，所以称为热辐射热辐射。室温时室温时 波长较长的电磁波波长较长的电磁波高温高温 波长较短的电磁波波

5、长较短的电磁波热辐射的主要成分热辐射的主要成分:特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而 有所不同。有所不同。一、热辐射一、热辐射思考与讨论思考与讨论2：一座建设中的楼房还没安装窗子，尽一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处看，把窗内的亮度与楼管室内已经粉刷，如果从远处看，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？二、黑体与黑体辐射二、黑体与黑体辐射定义：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波定义：如果某种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，这种物体就是

6、绝对黑体，长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。简称黑体。用不透明材料制一空心容器，用不透明材料制一空心容器，壁上开一小孔壁上开一小孔，可看成可看成绝对黑体绝对黑体说明：说明：黑体是个理想化的模型。黑体是个理想化的模型。例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。三、黑体辐射的实验规律三、黑体辐射的实验规律实验发现：随温度的升高实验发现：随温度的升高 各种波长的辐射强度都有各种波长的辐射强度都有 增加；增加；辐射强度的极大值向波长辐射强度的极大值向波

7、长 较短的方向移动。较短的方向移动。经典物理学所遇到的困难经典物理学所遇到的困难解释实验曲线解释实验曲线1）维恩公式：）维恩公式：公式适合于短波波段，公式适合于短波波段，长波波段与实验偏离。长波波段与实验偏离。公式只适用于长波段公式只适用于长波段,而而在紫外区与实验不符在紫外区与实验不符,-紫外灾难紫外灾难2）瑞利）瑞利-金斯公式金斯公式实验实验瑞利瑞利-金斯线金斯线维恩线维恩线T=1646k四四.普朗克普朗克能量子假说能量子假说：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的的整数倍整数倍。例如：。例如：,1,1,2,2,3,3,.,.n n.n n为

8、正整数，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以为正整数，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射和吸收。这个最小能量值为单位一份一份地辐射和吸收。1.1.能量子：不可再分的最小能量值能量子：不可再分的最小能量值 2.能量子公式：能量能量量子量子经典经典 h=6.626 10-34Js-普朗克常数普朗克常数(m)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克实验值实验值普朗克量子化假说的实验证实普朗克量子化假说的实验证实普朗克的能量子假说普朗克的能量子假说M.Planck 德国人德国人 18581947普朗克后来又为这种与经普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深典物理格

9、格不入的观念深感不安，只是在经过十多感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地而告终之后，他才坚定地相信相信h的引入确实反映了的引入确实反映了新理论的本质。新理论的本质。1918年他荣获诺贝尔年他荣获诺贝尔物理学奖。物理学奖。他的墓碑上只刻着他的他的墓碑上只刻着他的姓名和姓名和意意义义：Planck抛抛弃弃了了经经典典物物理理中中的的能能量量可可连连续续变变化化、物物体体辐辐射射或或吸吸收收的的能能量量可可以以为为任任意意值值的的旧旧观观点点，提提出出了了能能量量子子、物物体体辐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连续续的的方方式式进进行行的的新新观观点点。这这不不仅仅成成功功地地解解决决了了热热辐辐射射中中的的难难题题，而而且且开开创创物物理理学学研研究究新新局局面面，标标志志着着人人类类对对自自然然规规律律的的认认识识已已经经从从从从宏宏观观领领域域进进入入微微观观领领域域，为为量量子子力力学学的的诞诞生奠定了基生奠定了基础础。