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1、思考与讨论思考与讨论1.1.在炉火旁边有什么感觉？在炉火旁边有什么感觉？2.2.投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿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？又是什么颜色？一、黑体与黑体辐射一、黑体与黑体辐射1 1、热辐射、热辐射:一切物体由于分子、原子受到激发都在辐射电磁一切物体由于分子、原子受到激发都在辐射电磁波波,这种辐射与温度有关这种辐射与温度有关,故称为故称为热辐射；热辐射；2 2、热辐射强度按波长分布情况随温度变化而不同：、热辐射强度按波长分布情况随温度变化而不同：温度升高温度升高，辐射电磁波中短波长成分更多；，辐射电磁波中短波长成分更多；3 3、黑体：一般物体、黑
2、体：一般物体除会除会热辐射热辐射外，其表面还会吸收和反射外外，其表面还会吸收和反射外来的电磁波；如果某物体能够完全吸收入射各种波长的电磁来的电磁波；如果某物体能够完全吸收入射各种波长的电磁波而不发生反射，这物体称为波而不发生反射，这物体称为黑体。黑体。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1400K800K1000K1200K一、黑体与黑体辐射一、黑体与黑体辐射思考与讨论思考与讨论 一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷，一座建设中楼房还没有安装窗子，尽管室内已粉刷，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼外墙的亮度相比，你会发现什么
3、？为什么？你会发现什么？为什么？黑体模型黑体模型空腔上的小孔空腔上的小孔炼钢炉上的小洞炼钢炉上的小洞烟煤烟煤注意：常温下黑体是黑的。高温下黑体不是黑的，因它注意：常温下黑体是黑的。高温下黑体不是黑的，因它辐射的电磁波在可见光范围内也比较强。辐射的电磁波在可见光范围内也比较强。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体物理学家们定义了一种理想物体黑体黑体(black(black body)body)，以此作为热辐射研究的理想物体。所谓黑体是，以此作为热辐射研究的理想物体。所谓黑体是指入射的电磁波能量全部被吸收，既没有反射，也没
4、指入射的电磁波能量全部被吸收，既没有反射，也没有透射。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物有透射。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似是较好的黑体近似(在某些波段上在某些波段上)。黑体辐射情况只。黑体辐射情况只与其温度有关与其温度有关,与组成材料、表面形状无关。与组成材料、表面形状无关。实验装置实验装置T平行光管平行光管三棱镜三棱镜T0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K),(0Te 实验结果实验结果o/m)(0TM维恩线维恩线瑞利瑞利-金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难12345678三、能量子三、能量子 超越牛顿的发现超越牛顿的发现 微观世界
5、的某微观世界的某些规律，在我们些规律，在我们宏观世界看来可宏观世界看来可能非常奇怪。能非常奇怪。辐射黑体分子、原子的振动可看辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量值。相应的能量是某一最小能量（称为能量子）的整数倍，即：（称为能量子）的整数倍，即：,1,2,3,.n.n为正整数，为正整数，称为称为量子数
6、。量子数。能量能量量子量子经典经典h=6.626*10-34J.s三、能量子三、能量子 超越牛顿的发现超越牛顿的发现h(m)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克实验值实验值),(0Te 三、能量子三、能量子 超越牛顿的发现超越牛顿的发现问题与练习问题与练习 在一杯开水中放入一枝温度计，在一杯开水中放入一枝温度计，开水静置室内，可以看到开水的温度开水静置室内，可以看到开水的温度逐渐降低的，既然从微观的角度来看逐渐降低的，既然从微观的角度来看能量是一份一份向外辐射的，为什么能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低？它的温度不是一段一段地降低？19001900年年1212月月
7、1414日，普朗克在柏林宣读了他日，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。那关于黑体辐射的论文，宣告了量子的诞生。那一年他一年他4242岁。普朗克把能量子引入物理学岁。普朗克把能量子引入物理学,正确正确地破除了地破除了”能量连续变化能量连续变化”的传统观念的传统观念,成为现成为现代物理学思想的基石之一代物理学思想的基石之一,为我们打开了量子为我们打开了量子之门。之门。就在就在19001900年，一个名叫爱因斯坦年，一个名叫爱因斯坦(Albert(Albert Einstein)Einstein)的青年从苏黎世联邦工业大学的青年从苏黎世联邦工业大学(ETH)(ETH)毕业，正
8、在为将来的生活发愁。毕业，正在为将来的生活发愁。5 5年后他受量年后他受量子化启发提出了光量子子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效成功的解释了光电效应应.能量量子化能量量子化:物理学的新纪元物理学的新纪元 就在那一年就在那一年,在丹麦，在丹麦，1515岁的玻尔正在哥本岁的玻尔正在哥本哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。学哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。学习方面，他在数学和科学方面显示出了非凡的习方面，他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。却是全校有名。1313年后他提出了原子轨道量子年后他提出了原子轨道量子化化.德布罗意当时德布罗意当时8 8岁，还正在家里接受良好的岁，还正在家里接受良好的幼年教育。后来他提出了物质波幼年教育。后来他提出了物质波.再过再过1212个月，维尔兹堡的一位著名希腊文个月，维尔兹堡的一位著名希腊文学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海森学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海森堡呱呱坠地。堡呱呱坠地。以上人物都将在我们的课文中出现以上人物都将在我们的课文中出现.请同学请同学们记住他们的名字们记住他们的名字.
能量量子化物理学的新纪元
