人教版高中物理选修3-5 17.1能量量子化 课件:30张PPT
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-5 17.1能量量子化 课件:30张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-11-14 19:48:54 | ||
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文档简介
课件30张PPT。第十七章 波粒二象性第1节 能量量子化 物理学的发展阶段 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:“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。”......
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？ 经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。黑体
辐射迈克尔逊--莫雷实验量子论相对论长江后浪推前浪，浮事新人换旧人。电磁波波速、波长、频率的关系1.在火炉旁边有什么感觉？
2.投在炉中的铁块开始是什么颜色？过一会有是什么颜色?（观看视频）固体在温度升高时颜色的变化一切物体（温度）电磁波定义：内能转化为电磁能一、热辐射特点：本质：拓展：物体表面还会吸收和反射电磁波辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同室温 波长较长的电磁波
高温 波长较短的电磁波经典理论对热辐射现象的解释：
热辐射是由大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。常见的热辐射现象任何物体任何温度均存在热辐射蜡烛、酒精灯的外焰、內焰颜色与温度有什么关系？淡黄 温度低明亮 温度高生活经验：
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。
注意：激光 日光灯发光不是热辐射。 一座建设中的楼房还没安装窗子，室内已经粉刷为白色，如果从远处看，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？
想一想为什么？1、完全吸收；2、各种；3、黑洞？二、黑体与黑体辐射定义：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体就是绝对黑体，简称黑体。理解：用不透明材料制成一空心容器，
壁上开一小孔，可看成绝对黑体。几点说明：
①黑体是个理想化的模型。
例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。
②对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。
③一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。物体温度
材料种类
表面情况热
辐
射黑体
辐
射结论：黑体辐射反映某种更具普遍意义的客观规律。辐射的客观规律是什么？三、黑体辐射的实验规律1. T升高，辐射强度增加2. T升高，辐射强度极值向短波方向移动黑体辐射规律的理论解释紫外灾难 1900年普朗克假设：
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。 E=ne n=1、2、…
（e叫能量子，简称量子，n为量子数，
它只取正整数——能量量子化）
能量子 ε =h υ
普朗克常量 h=6.626×10-34J·s四、能量子：牛顿以来物理学的最伟大发现之一 谐振子只能以这个最小能量值为单位，一份一份按不连续方式辐射或吸收能量。λ(μm)1 2 3 5 6 8 947普朗克实验值普朗克的黑体辐射公式普朗克线关于连续与分立（量子化） 变化的最小份额称为量子。量子化是微观体系基本的运动规律之一，它与经典力学是不相容的。 以下宏观概念中，哪些是量子化的？
A.物体的长度
B.物体所受的重力
C.物体的动能
D.人的个数能量量子化的意义：
普朗克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。他的墓碑上只刻着他的姓名和 普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，他对儿子说，自己的发现“要么是荒诞无稽的，要么也许是牛顿以来物理学最伟大的发现之一。”物理学后来的发展表明，普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。1918年普朗克因此荣获了诺贝尔物理学奖。 科学的历史不仅是一连串事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。当我们进入一个新的领域时，常常需要新的概念。
——普朗克联 想
根据物理课本知识，物体的所带电量是基本电荷的整数倍，但现代科学发现：有的基本粒子所带电量是基本电荷的分数倍。
普朗克提出了能量是最小能量hν的整数倍，那么该最小能量还能再分吗？如果能分，又是按怎样的规律分呢? 问题1: 既然灯向外辐射的光能是分立的、一份份的。 为何我们看不到灯的亮度发生变化？问题2: 既然一杯开水向外辐射的能量是分立的、一份份的。为何我们看到温度计的示数不是一段一段的降低呢？问题3: 既然一杯开水向外辐射的能量是分立的、一份份的。为何我们看到温度计的示数不是一段一段的降低呢？结论：
1、在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化
2、在研究微观粒子时必需考虑能量量子化新的物理难题：
1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，J.Thomson发现了电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子。
物理学中将这种效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？ 【例1】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【例2】炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的温度，这是根据什么道理?
[答案]根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，温度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度。【例3】对应于3.4×l0-l9J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？
解：根据公式ε=hν和ν=c/λ得
ν=ε/h=5.13×1014Hz
λ=c/ν=5.85×10-7Hz
5.13×10-14Hz的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×l0-7m。能量量子化:物理学的新纪元
1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关
于黑体辐射的论文，宣告了量子的诞生。那
一年他42岁。 为我们打
1900年，爱因斯坦(Albert Einstein)从苏黎世联邦工业大学(ETH)毕业。5年后他受量子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效应。 1900年,在丹麦，15岁的玻尔正在哥本哈根的中学里读书。学习方面，玻尔在数学和科学方面显示出了非凡的天才，但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有名。13年后他提出了原子轨道量子化。
德布罗意当时8岁，还正在家里接受良好的幼年教育。后来他提出了物质波。
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？ 经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。黑体
辐射迈克尔逊--莫雷实验量子论相对论长江后浪推前浪，浮事新人换旧人。电磁波波速、波长、频率的关系1.在火炉旁边有什么感觉？
2.投在炉中的铁块开始是什么颜色？过一会有是什么颜色?（观看视频）固体在温度升高时颜色的变化一切物体（温度）电磁波定义：内能转化为电磁能一、热辐射特点：本质：拓展：物体表面还会吸收和反射电磁波辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同室温 波长较长的电磁波
高温 波长较短的电磁波经典理论对热辐射现象的解释：
热辐射是由大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。常见的热辐射现象任何物体任何温度均存在热辐射蜡烛、酒精灯的外焰、內焰颜色与温度有什么关系？淡黄 温度低明亮 温度高生活经验：
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。
注意：激光 日光灯发光不是热辐射。 一座建设中的楼房还没安装窗子，室内已经粉刷为白色，如果从远处看，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？
想一想为什么？1、完全吸收；2、各种；3、黑洞？二、黑体与黑体辐射定义：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体就是绝对黑体，简称黑体。理解：用不透明材料制成一空心容器，
壁上开一小孔，可看成绝对黑体。几点说明：
①黑体是个理想化的模型。
例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。
②对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。
③一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。物体温度
材料种类
表面情况热
辐
射黑体
辐
射结论：黑体辐射反映某种更具普遍意义的客观规律。辐射的客观规律是什么？三、黑体辐射的实验规律1. T升高，辐射强度增加2. T升高，辐射强度极值向短波方向移动黑体辐射规律的理论解释紫外灾难 1900年普朗克假设：
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。 E=ne n=1、2、…
（e叫能量子，简称量子，n为量子数，
它只取正整数——能量量子化）
能量子 ε =h υ
普朗克常量 h=6.626×10-34J·s四、能量子：牛顿以来物理学的最伟大发现之一 谐振子只能以这个最小能量值为单位，一份一份按不连续方式辐射或吸收能量。λ(μm)1 2 3 5 6 8 947普朗克实验值普朗克的黑体辐射公式普朗克线关于连续与分立（量子化） 变化的最小份额称为量子。量子化是微观体系基本的运动规律之一，它与经典力学是不相容的。 以下宏观概念中，哪些是量子化的？
A.物体的长度
B.物体所受的重力
C.物体的动能
D.人的个数能量量子化的意义：
普朗克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。他的墓碑上只刻着他的姓名和 普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，他对儿子说，自己的发现“要么是荒诞无稽的，要么也许是牛顿以来物理学最伟大的发现之一。”物理学后来的发展表明，普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。1918年普朗克因此荣获了诺贝尔物理学奖。 科学的历史不仅是一连串事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。当我们进入一个新的领域时，常常需要新的概念。
——普朗克联 想
根据物理课本知识，物体的所带电量是基本电荷的整数倍，但现代科学发现：有的基本粒子所带电量是基本电荷的分数倍。
普朗克提出了能量是最小能量hν的整数倍，那么该最小能量还能再分吗？如果能分，又是按怎样的规律分呢? 问题1: 既然灯向外辐射的光能是分立的、一份份的。 为何我们看不到灯的亮度发生变化？问题2: 既然一杯开水向外辐射的能量是分立的、一份份的。为何我们看到温度计的示数不是一段一段的降低呢？问题3: 既然一杯开水向外辐射的能量是分立的、一份份的。为何我们看到温度计的示数不是一段一段的降低呢？结论：
1、在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化
2、在研究微观粒子时必需考虑能量量子化新的物理难题：
1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，J.Thomson发现了电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子。
物理学中将这种效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？ 【例1】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【例2】炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的温度，这是根据什么道理?
[答案]根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，温度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度。【例3】对应于3.4×l0-l9J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？
解：根据公式ε=hν和ν=c/λ得
ν=ε/h=5.13×1014Hz
λ=c/ν=5.85×10-7Hz
5.13×10-14Hz的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×l0-7m。能量量子化:物理学的新纪元
1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关
于黑体辐射的论文，宣告了量子的诞生。那
一年他42岁。 为我们打
1900年，爱因斯坦(Albert Einstein)从苏黎世联邦工业大学(ETH)毕业。5年后他受量子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效应。 1900年,在丹麦，15岁的玻尔正在哥本哈根的中学里读书。学习方面，玻尔在数学和科学方面显示出了非凡的天才，但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有名。13年后他提出了原子轨道量子化。
德布罗意当时8岁，还正在家里接受良好的幼年教育。后来他提出了物质波。