17.1能量量子化

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1、19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。材料鉴赏:于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到：“在已经基本建成的科学大厦中，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”--开尔文--也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要

2、把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文毕尽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？热辐射实验迈克尔逊-莫雷实验后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。普朗克量子力学的诞生相对论问世这两朵乌云到底是怎么回事呢？经典力学量子力学相对论微观领域高速领域波粒二象性第1节能量量子化:物理学的新纪元思考与讨论1:在火炉旁边有什么感觉?投在炉中的铁块开始是什么颜色?过一会有是什么颜色

3、?任何温度下，一切宏观物体都要向外辐射电磁波。这种辐射与物体的温度有关，所以称为热辐射。室温时波长较长的电磁波高温波长较短的电磁波热辐射的主要成分:特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。一、热辐射思考与讨论2：一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，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？为什么？二、黑体与黑体辐射⑴定义：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。用不透明材料制一空心容器，壁上开一小孔，可看成绝对黑体⑵说明：①黑体是个理想化的模型。例：开孔的空

4、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。三、黑体辐射的实验规律实验发现：随温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。经典物理学所遇到的困难——解释实验曲线1）维恩公式：公式适合于短波波段，长波波段与实验偏离。公式只适用于长波段,而在紫外区与实验不符,----紫外灾难2）瑞利----金斯公式实验瑞利-金斯线维恩线T=1646k四.普朗克能量子假说：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。例如：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n为正整数，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以

5、这个最小能量值为单位一份一份地辐射和吸收。1.能量子：不可再分的最小能量值ε2.能量子公式：能量量子经典h=6.62610-34J·s----普朗克常数λ(μm)123568947普朗克实验值普朗克量子化假说的实验证实普朗克的能量子假说M.Planck德国人1858－1947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，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和意义：Planck抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐

6、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。