1、 无锡市第一中学 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 也就是说 物理学已经没有什么新东西了 后一辈只要把做过的实验再做一做 在实验数据的小数点后面再加几位罢了 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 不到一年 量子论 1905年 相对论 固体或液体 在任何温度下都在发射各种波长的电磁波 这种由于物体中的分子 原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射 所辐射电磁波的特征与温度有关 固体在温度升高时颜色的变化 黑体与黑体辐射 1 热辐射现象 直觉 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
2、意 热辐射与温度有关激光日光灯发光不是热辐射 黑体辐射 一 1 热辐射 一般物体辐射能量与T 有关 还与材料 表面积有关 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 3 黑体辐射 实验结论 温度越高 辐射能越大 2 黑体 实验 加热铁 与最大辐射能对应的波长向短波方向移动 能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射 折射和透射的物体称为绝对黑体 简称黑体 不透明的材料制成带小孔的的空腔 可近似看作黑体 黑体模型 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础 2 黑体辐射实验规律 黑体模型 空腔上的小孔炼钢炉上的小洞 向远处观察打开的窗子 平衡态时黑体辐射只依赖于物体的温度 与构成黑体
3、的材料形状无关 维恩公式 短波适合 长波不符合 瑞利公式 长波适合 短波荒唐 普朗克理论 在发射和吸收能量的时候 不是连续不断 而是分成一份一份的 能量是h 的整数倍 黑体辐射 二 两种经典的电磁理论 黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云 问题 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 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 问题与结论 普朗克理论 能量在发射和吸收的时候 不是连续不断 而是分成一份一份的 能量是h 的整数倍 每份能量为 E h 看
4、下列一组照片能否给你一点启发 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 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 成为现代物理学思想的基石之一 为我们打开了量子之门 就在1900年 一个名叫爱因斯坦 AlbertEinstein 的青年从苏黎世联邦工业大学 ETH 毕业 正在为将来的生活发愁 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 能量量子化 物理学的新纪元 就在那一年 在丹麦 15岁的玻尔 NielsBohr 正在哥本哈根的中学里读书 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
5、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 LouisdeBroglie 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 再过12个月 维尔兹堡 Wurzberg 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堡 WernerKarlHeisenberg 呱呱坠地 以上人物都将在我们的课文中出现 请同学们记住他们的名字 能量量子化 物理学的新纪元 课堂练习 3 在白天 对面楼房的窗户看上去是黑色的 而外墙面是亮的 为什么 1 请你填空 在做全国人口普查时我们关心的是 现在全国有几 人 班级小组长在数人数时常用 一 两 等 4 光源发出的光能是一份一份的 那么每份光能是怎样传到你的眼睛里呢 是均匀分布在两只眼睛里 还是每份只传给一只眼睛上的某一处呢 请你与同桌讨论一下 说说你的猜想 2 灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍 那么红光的最小能量比紫光的最小能量大还是小 本节课的主要知识 微观粒子的运动是不连续的 在发射和吸收能量的时候 不是连续的 而是一份一份的 能量是h 的整数倍 每份能量为 E h
