新人教版《能量量子化》优质课件1.ppt
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1、能量量子化教学目标教学目标了解黑体辐射,感悟以实验为基础的科学研究方法了解能量子的概念及提出的科学过程,领会这一科学突破过程中科学家的思想通过观察热辐射的强度与波长的关系图象培养学生观察能力了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点,体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识教学重点教学重点能量子的概念教学难点教学难点黑体辐射的实验规律19世纪末,经典物理学在各个领域都取得了很大的成功力学热学电磁学当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中,认为物理学已经发展到头了。威廉汤姆孙开尔文勋爵科学的大厦已经基本完成,后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人
2、不安的乌云。这两朵乌云是指什么呢?黑体辐射实验迈克尔逊-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命的风暴,乌云落地化为一埸春雨,浇灌着两朵鲜花。量子论相对论知道科学史上的两朵乌云知道什么是热辐射知道什么是黑体黑体黑体热辐射热辐射在炉火旁边有什么感觉?冬天会感觉到很暖和,因为炉火在辐射能量热辐射现象:一切物体在任何温度下都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,故称为热辐射。热辐射热辐射投在炉中的铁块一开始是什么颜色?过一会儿又是什么颜色?投在炉中的铁块随温度升高依次呈现不同颜色:这是热辐射的一个特性:这表明,辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。800K1000K1200
3、K1400K热辐射热辐射热辐射的两条定性规律:辐射的电磁波中包含各种波长的电磁波,不同波长,辐射强度不同。在室温下,辐射的主要成分是波长较长的电磁波在高温情况下,辐射的主要成分是波长较短的电磁波温度升高,辐射强度增大,同时辐射电磁波的频率和波长也在变化。如何定量地研究物体的热辐射规律?除了热辐射外,物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波常温下我们看到的物体颜色就是物体反射了该频率的电磁波,吸收了其他频率的电磁波。一些物体看起来很黑,其实是它吸收所有电磁波,反射的电磁波很弱。那么,在研究物体的热辐射时,应如何避免反射电磁波的影响?一座建设中的楼房还没安装窗子,但室内墙已经粉刷。从远处看,将室内墙
4、与楼房外墙的亮度相比,你会发现什么?为什么?发现室内墙是黑的,因为没有光反射出来或反射出来的光比较弱黑体与黑体辐射黑体与黑体辐射黑体:如果一个物体在任何温度下,都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,则称这种物体为绝对黑体,简称黑体。在空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收,最终不能从空腔射出。这个小孔就可以看成一个绝对黑体。注意:黑体是个理想化的模型。德国物理学家基尔霍夫首先提出了绝对黑体的模型。黑体与黑体辐射黑体与黑体辐射黑体一定是黑色的吗?用一个白色的盒子,在侧面开一个小孔,同样可以看做是一个黑体。黑体不是一定必须是黑色的。黑体与黑体辐射黑体与黑体
5、辐射一个黑体在各种温度下,同样也会不断辐射出电磁波,这就是黑体辐射。那么,在研究热辐射的规律时,人们为什么特别注意对黑体辐射进行研究?实验表明:实验表明:对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关,而黑体辐射电磁波的规律只与黑体的温度有关,因而可以反映某种具有普通意义的客观规律。那么黑体辐射实验具有什么样的规律呢?了解黑体辐射的实验规律,了解黑体热辐射的强度与波长的关系黑体辐射黑体辐射黑体辐射黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律1700K1500K1300K1100K辐射强度0123456你能由图找到黑体辐射的实验规律吗?温度升高,各种波长的辐射强度都有增
6、加;温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律怎样解释黑体辐射的实验规律?按照当时物理学的认识,物体中存在着不停运动的带电微粒,每个带电微粒的振动都产生变化的电磁场,从而产生电磁辐射,形成连续的电磁波谱。黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律依据热学和电磁学的知识德国物理学家维恩在1896年提出了辐射强度按波长分布的理论公式:维恩公式在短波部分与实验结果吻合维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好,但长波却不行。得很好,但长波却不行。实验值维恩理论值黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律英国物理学家瑞利在1900年也提出了辐射强度按波长分布的理论公式:紫外灾
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