2012高一物理课件 6.2 量子世界 （鲁科版必修2）3

(共21张PPT)
第二节：
量子世界
观察与思考：
1、小实验:为什么能测量人体温度？
2、观察现象、思考问题：
灯丝温度、发光情况有什么变化？这种变化蕴藏着什么规律？
任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。
一、热辐射
1.热辐射现象
这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。
人体热辐射的红外线
这是一组家用LED灯，可通过各种新方式来改变灯的颜色和效果
颜色越红表示温度越高，颜色越蓝温度越低
①.物体在任何温度下都会辐射能量。
注意
②.物体既会辐射能量，也会吸收能量。物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大，则它吸收该频率范围内电磁波能力也越大。
超高压灯：不同的颜色代表不同的温度，箭头代表气体流动的方向。
二、紫外灾难
阅读教材、讨论交流：学生阅读课本知识点一：“紫外灾难”。小组讨论上述实验现象。
维恩理论值
实验
T=1646k
瑞利-琼斯
三、不连续的能量
物体通过辐射所放出的能量
物理学家根据经典理论得出的黑体辐射强度与辐射波长、温度关系的曲线和实验得到的曲线不吻合，说明研究所遇到的极大困难，提出普朗克的量子假说。
阅读教材：学生阅读课本知识点二：“不连续的能量”。并回答“量子假说”的要点。
①.金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子。这些振子可以吸收或辐射能量。对频率为 的谐振子，它具有的最小能量是h ，能具有的其它能量值是h 的整数倍。
②.空腔壁上带电谐振子所吸收或发射的能量是 h 的整数倍。
普朗克常数
* 振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。
*能量是分立的，不是连续的。存在着能量的最小单元（能量子 =h )；
为了能够从理论上推导出这个公式，普朗克提出了一个与经典物理学概念截然不同的“能量子”假设：
普朗克的量子假设
量子假说：辐射是不连续的，是一份一份地进行，每一份能量称为一个量子，辐射的总能量E为量子的整数倍，量子的能量ε与频率 成正比，与波长λ成反比。
由于量子的能量相对于宏观物体的动能或势能来说，是非常微小的，完全可以被忽略。所以宏观物体（如铅球沿斜面滚下时）的动能或势能都是连续变化的。
可是在微观世界中，能量是量子化的。显然量子理论与经典力学的连续观念是不同的，这极大地深化了人类对物质世界的认识。
练习1：红、橙、黄、绿四种光的频率逐渐增大，那么这四种光每份能量最小的是[ ] A、红光；B、橙光；C、黄光；D、绿光。
练习2：氦氖激光器发射波长为6328×10-10m 的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18mw，则每秒钟发射多少个光子？
例题：根据量子理论，光子的能量 ，其中c为真空中的光速、 为光的频率、λ为光的波长，普朗克常数取 已知太阳光垂直照射时，每平方米面积上的辐射功率为P=1.35kw。假设太阳辐射的平均波长为 则在垂直于太阳光的S = 1 m2面积上，每秒钟内可以接收到多少个光子？
解析：依题意，太阳光平均一个光子的能量为 在1 m2面积上，1s内得到的阳光总能量为 得到的光子个数
1.测量黑体温度
在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。
2.光学高温计----光测高温
高温炉
灯丝
目镜
聚焦透镜
四、黑体辐射的应用
调节R，当灯丝温度>炉温时，灯丝在炉孔像的背景上显示出亮线。
当灯丝温度<炉温时，灯丝在炉孔像的背景上显示出暗线。
当灯丝温度=炉温时，灯丝在炉孔像的背景上消失。
由通过灯丝电流强度可算出炉温T。
作业：1、阅读P109类型二
2、P121：3、4