高中物理 能量量子化：物理学的新纪元素材 新人教版选修3-5

《高中物理 能量量子化：物理学的新纪元素材 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 能量量子化：物理学的新纪元素材 新人教版选修3-5（1页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、热辐射和普朗克的量子说 量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的。 我们周围的物体都在不断地辐射电磁波，这是由分子和原子的热运动引起的，所以叫做热辐射。物体在室温时热辐射电磁波的波长比较长，不能引起我们的视觉，但是如果温度在500以上，它就能辐射可见光了，铁块烧热会变红，就是这个道理。 除了热辐射之外，物体表面还会反射外界射来的电磁波，有的物体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比别的物体黑一些。假设有这样一类物体，它们完全不能反射电磁波，我们就称之为绝对黑体，简称黑体。 绝对黑体热辐射的规律比较简单，在19世纪末许多人做了大量研究，黑体辐射的波长并不是单一的，它同时辐射各种波长的电磁波，

2、不同波长的辐射波，它们的强度也不一样，教材中的图画出了四种温度下绝对黑体热辐射的强度与波长的关系，可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，或者可以粗略地说：“温度越高，辐射电磁波的波长越短”，：烧红的铁块如果继续升温，就会达到“白”热，这是因为温度升高后，在它辐射的光中，波长较短，如蓝光、紫光所占的比例就会增加，更接近日光中各种色光的比例，因此看起来几乎是白色的。 怎样解释这些实验现象呢?物体是由不停运动的带电微粒组成的，按照经典的电磁理论，带电微粒的振动相当于交变电流，所以这些分子、原子就是一个个小天线，它们具有各种能量，

3、可以向外辐射或接收电磁波。但是基于这种认识的一系列研究结果都和实验规律不一致。 1900年，德国物理学家普朗克做出了一个大胆的。假设，解决了热辐射问题，同时也改变了人们对微观世界的认识。 普朗克认为，粒子的能量只能是某一最小能量值E的整数倍。例如，可能是E或2E、3E当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的最小能量值E叫做能量子。在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值的现象，叫做能量的量子化。 这个观点和宏观世界中我们对能量的认识有很大不同。 例如一个弹簧振子，把小球推离平衡位置后开始振动，能量为E。下一次我们可以把它推得稍远一些，使它振动的能量稍多一些，例如12E或13E，也可以把它推得更远，能量更大，例如27E或33E，弹簧振子的能量不是某一个最小值的整数倍，只要在弹性限度以内，我们可以把小球推到任何位置，它的能量可以是任何值。 根据普朗克的能量子假设推算出的黑体辐射规律和观测事实符合得很好，但是能量量子化的观点违背日常生活经验，当时没有被人接受，即使普朗克本人也踌躇不决。后来，爱因斯坦勇敢地接受了量子化的观点，成功地解释了光电效应，才使量子论走上了进一步发展的道路。