13.5 能量量子化 ppt课件（含素材）-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

能量量子化55生活、生产中的一些现象：1. 夏季穿黑色的衣服觉得更热，白色衣服更凉爽；2. 冬日在火炉旁或在太阳下倍感温暖；3. 有经验的炼钢工人能根据发光颜色，估计炽热金属管的温度.暗红色约500，黄色约800，明亮的白色超过1000.问题：你对物质和电磁波的作用有哪些认识？2物质吸收各种频率的电磁波.同一物质对不同频率的电磁波吸收能力一般不同；不同物质对同一频率的电磁波吸收能力一般不同.物质对电磁波不仅吸收，也会反射电磁波.光照射在物体表面，物体反射光，进入视觉范围，能看见不发光的物体。3一、热辐射4物体中的带电微粒不停地振动，产生变化的电磁场，辐射电磁波。 任何物体都会辐射电磁波.辐射受温度影响，称为热辐射.室温下的热辐射电磁波波长较长，不能引起人的视觉.铁块从发热到发光的温度变化物体的热辐射包含各种频率的电磁波，温度不同，不同频率电磁波的强度不同.5德国物理学家基尔霍夫(G.Kirchhoff,1824-1887)对热辐射进行深入研究，1860年建立黑体概念.6基尔霍夫黑体是指将所有射向它的辐射都吸收掉的物体.(物理模型)开有小孔的空腔可当作理想黑体.基尔霍夫证明：黑体的辐辐射强度只由温度和波长长决定，与构成空腔的物质和形状无关.黑体辐射观察与思考：o 一定温度下，黑体的热辐射有何特点？o 升高温度，黑体热辐射有何变化？曲线形状有何变化？7仿真模拟8 热辐射强度与波长有关 存在辐射强度最强的电磁波 维恩位移定律 T=常数(1893维恩)温度升高，辐射最强的电磁波波长变小辐射强度1100K1500K2000K波长经典理论遭遇滑铁卢9 10德国物理学家普朗克(M.Planck,1858-1947)将维恩公式和瑞利-金斯公式结合，得到普朗克公式(“一个幸运的猜测”)，与实验数据出奇地符合.二、能量子能量量子化假设(1900年)：振动带电微粒的能量是某个最小能量的整数倍，即e、2e、ne。 能量子e =hv.v为电磁波频率,h为普朗克常数，数值为 h=6.62610-34Js.111931年，美国物理学家R.W.伍德问普朗克如何研究出量子论这般令人难以置信的的发明。普朗克回答说：“那是走投无路被逼出来的。我跟黑体理论连续搏斗了六年。我知道那是一个带有根本性质的问题，而且也知道答案是什么。我不能不找到理论上的根据，除了那两条不容触犯的热力学定律之外，我不惜牺牲一切.”12能量量子化指出粒子能量是不连续的，只能取一些分立值。按照经典物理理论，物体的能量是连续变化的，是一条连续的曲线.德国数学家、哲学家莱布尼兹(1646-1716)曾经说过“自然界不会突变.如果要对此提出疑问，那么世界将会出现许多间隙，这就迫使我们去乞求神灵来解释自然现象了。间断性同科学格格不入.”13普朗克的理论遭到激烈的反对，其推理与传统观念格格不入，科学界对此反应冷淡，怀疑和非难接踵而来.德拜(1884-1966)曾回忆说，普朗克的工作与数据符合得很好，“但是我们不知道量子是不是某种根本性的新东西.”1908年，物理学泰斗洛伦兹在罗马第四届国际数学大会上发表演讲，对普朗克的能量子假设表示怀疑.14普朗克本人对量子观念仍然持怀疑态度，晚年曾说道：“我总想能用什么方式把基本量子和经典理论调和一下。为此，我花费了巨大的精力，徒劳无功地研究了好几年。我有很多同事认为这是一场悲剧，然而我并不那么看，因为这项研究工作使我的思想很深切地理出了头绪，这对我来说是有巨大价值的。现在我敢肯定，作用量子的根本意义比我原来的猜想的要重大得多。”15继普朗克之后，爱因斯坦认为：电磁场是不连续的，光是由一个个不可分割的能量子组成的。光子的能量与光的频率有关， e =hv.利用量子概念解释了光电效应等实验，最终建立描述微观世界的量子力学理论。16三、能级经三棱镜散射后，不同频率的光分开(折射率与光的频率有关)， 照在感光底片上，不同波长(即频率)的光出现在底片上不同位置.17各种频率的电磁波被分解后，形成按波长排列的图案，称为光谱.光谱是电磁辐射的波长成分和强度分布的记录.用光谱仪可以把光波按波长展开，把不同成分的强度记录下来，或者把按波长展开后的光谱摄成相片，这种光谱仪称为摄谱仪.光谱仪使用棱镜作为分光器，有各种设计.18 19谱线颜色波长()强度H红6562.10最强H深绿4860.74次强H青4340.10次弱H紫4101.20最弱HHHH表 1 氢光谱可见区的四条谱线丹麦物理学家尼尔斯玻尔提出电子绕核运动的轨道是量子化的，电子只在特定轨道运动. 20原子核电子轨道氢原子的能量（电子动能与电势能之和）取一些分立值。这些量子化的能量值叫作能级。电子轨道半径越大，离原子核越远，原子的能量越大。E3E2E1. 21原子核E1E2E3电子从高轨道跃迁到低轨道，氢原子能量减少。减少的能量变成光子释放。根据能量守恒定律，光子能量等于两个能级之差.例如： E3-E2=hv 22原子核E1E2E3原子的能量只能取特定的分立值，两个能级的差值也只能取特定的值，释放的光子能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线。经典理论无法解释微观世界现象。20世纪20年代建立的量子力学理论成功解释微观世界规律，该理论由众多科学家共同构筑完成，包括普朗克、爱因斯坦、玻尔、玻恩、狄拉克、德布罗意、海森堡没有量子力学理论，就没有今天丰富多彩的现代化生活。23课堂小结n 热辐射一切物体都在辐射电磁波；辐射的电磁波强度与波长有关。n 能量子e=hv；微粒能量取一些分立值、不连续.光子n 能级：原子能量取分立值。氢原子光谱特点24作业“练习与应用”第1题、第2题“复习与提高”B组第5题25