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1、第四章第四章 波粒二象性波粒二象性1 1、量子概念的诞生、量子概念的诞生1 “科学的大厦已经基本完科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了，但些零碎的修补工作就行了，但是，在物理学晴朗天空的远处，是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。还有两朵令人不安的乌云。” -开尔文开尔文-一朵与迈克尔逊实验有关，一朵与迈克尔逊实验有关，另一朵与黑体辐射有关。另一朵与黑体辐射有关。231.概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。固体在温度升高时颜色的变化固体在温度升高时颜色的
2、变化固体在温度升高时颜色的变化固体在温度升高时颜色的变化1400 1400 KK800 800 KK1000 1000 KK1200 1200 KK2.特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。3.热辐射的主要成分：底温时，波长较长的电磁波；高温时，波长较短的电磁波。低温物体发出的是红外光；炽热物体发出的是可见光；高温物体发出的是紫外光。4物体除了辐射电磁波外，还会吸收、反射外界射来的电磁波。5 热辐射的辐射强度与温度、物体种类及其表面情况有关，太复杂了！怎么去研究热辐射的客观规律呢？6黑体：如果一个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
3、就是绝对黑体，简称黑体。不透明材料不透明材料不透明材料不透明材料制成的带小孔的空腔制成的带小孔的空腔制成的带小孔的空腔制成的带小孔的空腔空腔上的小孔空腔上的小孔空腔上的小孔空腔上的小孔注意：（1）黑体是个理想化的模型。（2）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。7哪里是黑体？哪里是黑体辐射？用心观察图中居民楼，如果从远处看窗子，有的较亮些，有的较暗些，为什么？即时讨论28平行光管平行光管平行光管平行光管三棱镜三棱镜三棱镜三棱镜T TT T空空空空 腔腔腔腔1、实验原理及装置图：加热空腔使其温度升高，小孔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外
4、的辐射就是黑体辐射。91700k1500k1300k特点：随温度的升高各种波长的辐射强度都在增加；绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。2、黑体辐射的实验规律103.经典物理学所遇到的困难 1)维恩的半经验公式：短波符合，长波不符合2)瑞利金斯公式：长波符合，短波荒唐紫外灾难实验瑞利-金斯线维恩线T=1646k11普朗克能量子假说普朗克能量子假说1.辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍：E = n n = 1，2，2. 叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数能量量子化；3.谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；4.对于频率为 的谐振
5、子，最小能量为： h = 6.626 10 34 Js 普朗克常量 能能能能量量量量量子量子量子量子经典经典经典经典12黑体辐射公式黑体辐射公式 1900 年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式M.Planck M.Planck 德国人德国人德国人德国人 1858185819471947h = 6.626 10 34 Js 13实验瑞利-金斯线维恩线T=1646k普朗克线14普普朗朗克克爱爱因因斯斯坦坦15 Planck抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这
6、不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。死后他的墓碑上只刻着他的姓名和死后他的墓碑上只刻着他的姓名和 h h = = 6.6266.626 10 10 34 34 Js Js 161下列叙述正确的是()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波ACD172.关于对黑体的认识，下列说法正确的是()A黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B黑体
7、辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体C18A3.红、橙、黄、绿四种单色光中,光子能量最小的是()A.红光B.橙光C.黄光D.绿光194.小灯泡的功率P1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长106m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h6.631034 Js)解析每秒钟小灯泡发出的能量为EPt1 J1个光子的能量：小灯泡每秒钟辐射的光子数：201.热辐射现象2.黑体与黑体辐射黑体：吸收而不反射电磁波3.黑体辐射的实验规律温度升高，辐射强度增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动4.能量子：超越牛顿的发现5.普朗克能量子理论成功解释黑体辐射 = =h h h h= =6.6266.626 1010-34-34JsJs 普朗克常量普朗克常量21
