能量量子化課件

13.5能量量子化◆情境1：自動(dòng)測溫門思考：為什么測溫儀不接觸人體就能測溫？◆情境2：無人機(jī)紅外熱成像救援思考：無人機(jī)靠采集什么搜救人員？◆情境3：紅外遙感技術(shù)思考：為什么衛(wèi)星上的儀器遠(yuǎn)離地表也能發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)？思考：為什么物體會(huì)輻射紅外線？自動(dòng)測溫門無人機(jī)紅外熱成像救援紅外遙感技術(shù)任務(wù)一：探究物體輻射電磁波的原因微觀層面：帶電微?！駝?dòng)→產(chǎn)生變化的電磁場→產(chǎn)生電磁輻射問題1：物體中哪部分帶電或有磁性？任務(wù)一：探究物體輻射電磁波的原因溫度問題2：物體中微觀粒子的運(yùn)動(dòng)快慢與什么因素有關(guān)？熱輻射：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)。任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律問題1：鐵塊一開始是什么顏色？過一會(huì)兒又是什么顏色？任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律暗紅色赤紅色橘紅色黃白色鐵從發(fā)熱到發(fā)光的顏色變化問題2：溫度不同，為何鋼鐵的顏色不同？任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律問題3：常溫下，鐵塊主要輻射紅外線，紅外線不在視覺范圍內(nèi)，那為什么我們還能看見常溫下鐵塊的顏色？任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律問題3：常溫下，鐵塊主要輻射紅外線，紅外線不在視覺范圍內(nèi)，那為什么我們還能看見常溫下鐵塊的顏色？鐵塊發(fā)出的熱輻射吸收和反射環(huán)境中的電磁波任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律窗內(nèi)亮度與樓外墻亮度對(duì)比任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律窗內(nèi)亮度與樓外墻亮度對(duì)比罐子敞開罐子蓋子上開一個(gè)孔任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律窗內(nèi)亮度與樓外墻亮度對(duì)比空腔壁上開一個(gè)很小的孔黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體理想化模型黑體輻射：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波只與溫度有關(guān)罐子蓋子上開一個(gè)孔任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律黑體：只會(huì)輻射電磁波，不反射所有波長的電磁波。1.黑體與黑色的物體有什么區(qū)別？黑色物體：幾乎不反射可見光而呈黑色；不一定。原因：當(dāng)達(dá)到一定溫度后，黑體可以發(fā)出可見光。2.黑體一定是黑色的嗎？思考與拓展：任務(wù)二：尋找物體輻射電磁波的規(guī)律1700K1500K1300K1100K問題4：從黑體輻射的實(shí)驗(yàn)中得到什么規(guī)律？隨溫度升高①各種波長的輻射強(qiáng)度都在增加②輻射強(qiáng)度的最大值向短波方向移動(dòng)。0黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律輻射強(qiáng)度波長經(jīng)典時(shí)代的物理探索任務(wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律英國著物理學(xué)家威廉·湯姆生“物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作?！比蝿?wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律····任務(wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律維恩線瑞利線紫外災(zāi)難維恩公式(1896)瑞利-金斯公式(1900)0實(shí)驗(yàn)值λ/μm123456781600K輻射強(qiáng)度英國著物理學(xué)家威廉·湯姆生現(xiàn)在，美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了，“第一朵是邁克爾遜--莫雷實(shí)驗(yàn)”“第二朵是熱輻射現(xiàn)象中的紫外災(zāi)難”“物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作?！比蝿?wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律····普朗克量子力學(xué)的誕生相對(duì)論問世任務(wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律兩朵烏云引發(fā)的變革邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)

遇到的困境黑體輻射遇到的困境1900年普朗克獲得了一個(gè)純粹的經(jīng)驗(yàn)公式普朗克公式0實(shí)驗(yàn)值/μm123456781600K任務(wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律1901年普朗克提出能量量子化子假說：微觀帶電粒子的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍。

h=6.62610-34J·s----普朗克常量

ε=h

普朗克任務(wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律——能量子萊布尼茲（數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家）從連續(xù)到不連續(xù)“……自然界不會(huì)突變……間斷性同科學(xué)格格不入……”“我的發(fā)現(xiàn)要么是荒誕無稽的，要么也許是牛頓以來物理學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一”普朗克1918年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，墓志銘h

＝6.63×10－34J·s任務(wù)三：解釋物體輻射電磁波的規(guī)律1910年密立根油滴實(shí)驗(yàn)——電荷量子化1905年愛因斯坦提出光量子假說任務(wù)四：了解量子力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：氫原子光譜是彼此分立的線狀光譜經(jīng)典理論無法解釋原子光譜的分立性任務(wù)四：了解量子力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用能級(jí)：原子具有量子化的能量值。玻爾提出定態(tài)假說任務(wù)四：了解量子力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用能級(jí)：原子具有量子化的能量值。玻爾提出定態(tài)假說n=6n=5n=4n=1n=3n=2HδHγHβHα任務(wù)四：了解量子力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用量子力學(xué)之父190019051913192519261928愛因斯坦海森堡狄拉克薛定諤玻爾普朗克任務(wù)四：了解量子力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用——連續(xù)宏觀微觀——不連續(xù)、量子化按能量子假說，溫度為何不是一段一段地下降？宏觀“連續(xù)性”和微觀“量子化”的和諧任務(wù)四：了解量子力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用在一杯開水中放入一支溫度計(jì)視頻：來自中國的超級(jí)科技——量子芯片任務(wù)四：了解量子力學(xué)的發(fā)展