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会计学1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,物理学家开尔文勋爵作了展望(zhǎnwàng)新世纪的发言:普朗克量子力学(liànɡzǐlìxué)的诞生思考(sīkǎo)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?过一会又是什么颜色?1.一切物体,在任何温度下都在辐射(fúshè)各种波长的电磁波,这种辐射(fúshè)与物体的温度有关,故称为热辐射(fúshè)。热辐射(fúshè)辐射(fúshè)电磁波的特性与温度有关。但是(dànshì)强度不同。3、平衡热辐射加热一物体物体的温度(wēndù)恒定时冶金工业的发展及对恒星研究的需要促进了对黑体(hēitǐ)辐射的研究2.黑体(hēitǐ)模型3.说明:⑴黑体是个理想化的模型。例:开小洞的炼钢炉,远处的窗口等可近似看作黑体。⑵对于黑体,在相同温度下的辐射规律是相同的。⑶一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关,但黑体辐射电磁波的强度按波长(bōcháng)的分布只与黑体的温度有关。三、黑体辐射的实验规律研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。1、测量(cèliáng)黑体辐射的实验原理图:加热空腔使其温度升高,空腔就成了不同温度下的黑体,从小孔向外的辐射就是黑体辐射。普朗克能量子假说(jiǎshuō)辐射物体中包含大量振动着的带电微粒,它们的能量是某一最小能量的整数倍E=nεn=1,2,…ε叫能量子,简称量子,n为量子数,它只取正整数——能量量子化谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量对于频率为的谐振子,最小能量为:ε=h辐射黑体(hēitǐ)分子、原子的振动可看作谐振子,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ε(称为能量子)的整数倍,即:1ε,2ε,3ε,...nε。n为正整数,称为量子数。1900年12月14日普朗克在德国物理学会上报告了自己的研究结果,他的公式受到欢迎,但他的能量子假说,却受到冷遇,当时没有(méiyǒu)人相信他的假说。能量子假说的提出,给经典物理学打开了一个缺口,为量子物理学安放了一块奠基石,宣告量子物理学的诞生。意义:(阅读书本p29)Planck抛弃了经典物理(wùlǐ)中的能量可连续变化、物体辐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(wùlǐ)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。黑体辐射公式:1900年10月19日,普朗克在德国物理学会会议上提出(tíchū)一个黑体辐射公式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(xiāngxìn)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【例1】下列叙述(xùshù)正确的是()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波【例2】炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色,就可以估计出炉内的温度,这是根据什么道理?[答案(dáàn)]根据热辐射的规律可知,当物体的温度升高时,热辐射中较短波长的成分越来越强,可见光所占份额增大,温度越高红光成分减少,频率比红光大的其他颜色的光,为橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度【例3】对应于3.4×l0-l9J的能量子,其电磁辐射的频率和波长(bōcháng)各是多少?它是什么颜色?黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前,紫外灾难的疑点找到了,为人类解决了一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰,但真理与谬误之争就此平息了吗?物理难题:1888年,霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后,1897年,J.Thomson发现了电子,此时,人们认识到那就是从金属表面射出的电子,后来,这些电子被称作光电子(photoelectron),相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完美(wánměi)理论(光的波动性、电磁理论)进行解释会出现什么结果?问题:既然灯向外辐射的光能是分立的,一份份的。为何(wèihé)我们看不到灯的亮度发生变化?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