人教版選修35 17.1能量量子化 課件（17張）.ppt

一黑體與黑體輻射 1熱輻射現(xiàn)象 1 熱輻射 一切物體由于分子 原子受到激發(fā)都在輻射電磁波 這種輻射與溫度有關(guān) 故稱為熱輻射 2 熱輻射強度按波長分布情況隨溫度變化而不同 溫度升高 輻射電磁波中短波長成分更多 所輻射的電磁波的特征與溫度有關(guān) 當(dāng)溫度升高時 熱輻射中較短波長的成分越來越強 例如 在給鐵塊加熱使其溫度升高時 從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色這表明輻射強度 按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同 2黑體 不透明的材料制成帶小孔的空腔 那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收 最終不能從空腔射出 這個小孔可近似看作黑體 黑體 物體除會熱輻射外 其表面還會吸收和反射外來的電磁波 如果某物體能夠完全吸收入射來的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射 這物體稱為黑體 二 黑體輻射的實驗規(guī)律 一般材料的物體和黑體輻射電磁波的情況有什么不同呢 實驗表明 對于一般材料的物體 輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外 還與材料的種類及表面狀況有關(guān) 而黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) 因而反映了某種具有普通意義的客觀規(guī)律 于是 在研究熱輻射的規(guī)律時 人們特別注意對黑體輻射的研究 1實驗裝置 t 平行光管 三棱鏡 t 0123456 m 1700k 1500k 1300k 1100k 2實驗結(jié)果 黑體熱輻射的強度與波長的關(guān)系 隨著溫度的升高 一方面 各種波長的輻射強度都有增加 另一方面 輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 3理論解釋 德國物理學(xué)家維恩和英國物理學(xué)家瑞利分別在1896年1900年提出了輻射強度按波長分布的理論公式 維恩公式 短波與實驗接近 長波區(qū)與實驗偏離很大 瑞利 金斯公式 長波區(qū)與實驗基本一致 短波區(qū)與實驗嚴(yán)重不符 當(dāng)波長趨于零時 輻射強度變?yōu)闊o究大 在物理學(xué)史稱它為 紫外災(zāi)難 三 能量子 超越牛頓的發(fā)現(xiàn) 維恩公式和瑞利 金斯公式都是用經(jīng)典物理學(xué)的方法來研究熱輻射所得的結(jié)果 都與實驗結(jié)果不相符合 明顯地暴露了經(jīng)典物理學(xué)的缺陷 因此 當(dāng)時的物理學(xué)家開爾文認(rèn)為黑體輻射實驗是物理學(xué)晴朗天空中一朵令人不安的烏云 既然已有的理論不能合理解釋黑體輻射的規(guī)律 這必然會促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)新的理論 這就是能量量子化理論 1900年 德國物理學(xué)家普朗克提出能量量子化假說 黑體中振動著的帶電微粒的能量只能是最小能量值 的整數(shù)倍 即 1 2 3 n n為正整數(shù) 稱為量子數(shù) 這些帶電微粒發(fā)射和吸收的能量也不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值 也只能以這個最小能量值 為單位一份份地進(jìn)行的 最小能量值 叫能量子h是一個常量 后稱為普朗克常量 是電磁波的頻率 問題與練習(xí) 在一杯開水中放入一枝溫度計 開水靜置室內(nèi) 可以看到開水的溫度逐漸降低的 既然從微觀的角度來看能量是一份一份向外輻射的 為什么它的溫度不是一段一段地降低 物理難題 1888年 霍瓦 hallwachs 發(fā)現(xiàn)一個帶負(fù)電的金屬板被紫外光照射會放電 近10年以后 1897年 j thomson發(fā)現(xiàn)了電子 此時 人們認(rèn)識到那就是從金屬表面射出的電子 后來 這些電子被