量子概念的诞生.pptx

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1、自主学习自主学习一、热辐射问题、黑体与黑体辐射1热辐射：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射的强度随波长如何分布都与物体的_相关，所以叫做热辐射2黑体：某物体能够_吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体称为绝对黑体，简称黑体.3黑体辐射：黑体表面向外辐射电磁波的强度按波长分布的情况与温度有关温度全部第1页/共22页二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的历史意义1能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的_即：能的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做_2能量子大小：h，其中是电磁波的频率，h称为普朗克常量h_Js3能量子概念的引入，解决了

2、黑体辐射问题，向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量子论的诞生整数倍能量子6.631034 第2页/共22页 量子概念是量子概念是 1900 1900 年普朗克首先提出的，距今已年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史。其间，经过爱因斯坦、玻尔、德有一百多年的历史。其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到大师的创新努力，到 20 20 世纪世纪 30 30 年代，就建立了一年代，就建立了一套完整的量子力学理论。套完整的量子力学理论。两朵乌云迈克耳孙-莫雷实验，在寻找以太时得出了否定的结果。黑

3、体辐射实验，得到了无法用经典物理学理论作出解释的结果。第3页/共22页学习活动一、热辐射 1.1.热辐射：热辐射：一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，且一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，且辐射强度随波长的变化与温度有关，这种辐射称为热辐射强度随波长的变化与温度有关，这种辐射称为热辐射。辐射。问题1：什么是热辐射？你能举出热辐射的实例吗？第4页/共22页 例如：铁块温度升高，则从看不出发光到发出暗红到橙色到黄白色的光。这种与温度有关的辐射称为热辐射。热辐射 -热能转化为电磁能的过程。第5页/共22页钢水钢水高温物体发出的是高温物体发出的是紫外光。紫外光。炽热物体发出的是炽热物体发出的是

4、可见光可见光，低温物体发出的是低温物体发出的是红外光红外光，第6页/共22页运动时人运动时人体各部分体各部分温度分布温度分布 头部各部分温度不同，头部各部分温度不同，它们的热辐射存在差异，它们的热辐射存在差异，这种差异可通过热象仪这种差异可通过热象仪转换成可见光图像。转换成可见光图像。第7页/共22页红外夜视图红外夜视图第8页/共22页2.对热辐射的初步认识对热辐射的初步认识(1)任何物体任何温度均存在热辐射；任何物体任何温度均存在热辐射；(2)热辐射谱是连续谱；热辐射谱是连续谱；(3)热辐射谱与温度有关：热辐射谱与温度有关：温度温度 发射的能量发射的能量 电磁波的短波成分电磁波的短波成分 如

5、一个如一个20W的白炽灯和一个的白炽灯和一个200W的白炽灯发出的光的白炽灯发出的光昏黄色昏黄色亮亮 刺眼刺眼 直觉直觉:注意：注意：低温物体发出的是低温物体发出的是红外光红外光 热辐射与温度有关热辐射与温度有关 炽热物体发出的是炽热物体发出的是可见光可见光 激光、日光灯发光激光、日光灯发光 高温物体发出的是高温物体发出的是紫外光紫外光 不是热辐射不是热辐射第9页/共22页学习活动二、黑体辐射 1.1.黑体：黑体：物体能够全部吸收外来的电磁波而不发生反射，这种物体称为黑体。2.2.黑体辐射：黑体辐射：加热黑体，黑体表面向外辐射电磁波，就称为黑体辐射。问题：什么是黑体？什么是黑体辐射？第10页/

6、共22页0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K实验结果第11页/共22页3.3.黑体辐射规律：黑体辐射规律：辐射强度随波长的分布曲线辐射强度随波长的分布曲线第12页/共22页普朗克假设普朗克假设：普朗克认为：金属空腔中的电子振动可视为一维谐普朗克认为：金属空腔中的电子振动可视为一维谐振子，这些谐振子辐射电磁波，也从周围电磁场中振子，这些谐振子辐射电磁波，也从周围电磁场中吸收能量。谐振子的能量不能连续变化，只能取一吸收能量。谐振子的能量不能连续变化，只能取一系列分立的值，其最小的能量称为系列分立的值，其最小的能量称为能量子能量子，与频率，与频率成正比，即成正比，

7、即 。谐振子辐射和吸收的能量只能是的 整数倍。12-1 12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设学习活动三：量子概念的诞生第13页/共22页普朗克的能量子概念 （普朗克公式）（普朗克公式）热辐射的电磁波能量是不连续的，只能取一些分立的值：量子数：量子数：n=0,1,2,3n=0,1,2,3，普朗克常量：普朗克常量：h=6.6310h=6.6310-34-34J JS S 能量子：能量子：=h=h 电磁波频率：电磁波频率：第14页/共22页普朗克公式的理论曲线普朗克公式的理论曲线0 *普朗克黑体辐射公式 普朗克常量 12-1 12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设第15页/共22页 普朗克认为能量是量

8、子化的，为什么我们感觉不到宏观物体的量子化特征？提示：对于宏观物体，因为普朗克常量h非常小，可认为趋近于零，量子化的特征显示不出来思考感悟思考感悟第16页/共22页 例1.下面各物体,哪个是绝对黑体(A)不辐射可见光的物体不辐射可见光的物体(B)不辐射任何光线的物体不辐射任何光线的物体(C)不能反射可见光的物体不能反射可见光的物体(D)不能反射任何光线的物体不能反射任何光线的物体12-1 12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设思考思考第17页/共22页例2.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黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材

9、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第18页/共22页解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，A错误。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，B错误，C正确。小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成了一个黑体，而不是空腔，D错误。答案：C点评：黑体完全吸收电磁波而不反射，同时其本身也辐射电磁波；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与其他因素无关。第19页/共22页例3.(湛江市201420

10、15学年高二质检)在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图象，则下列说法正确的是()AT1T2BT1T2C随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动第20页/共22页解析：一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关。实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从题图中可看出，1T2。本题正确选项为A、D。第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页