17.1能量量子化学案.docVIP

17．1 能量量子化1．了解什么是热辐射热辐射的特性黑体与黑体辐射 2．了解黑体辐射的实验规律黑体热辐射的强度与波长的关系3．了解能量子黑体辐射的实验规律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。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，： 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：“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？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。 然而， （1900）（1905）， 我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化的发现 2．黑体与黑体辐射 （1）热辐射现象 我们周围的 都在辐射 ，这种辐射与物体的 有关，所以叫做 。所辐射电磁波的特征与 有关。 例如：铁块 温度升高，从看不出发光到 直至成为黄白色，从能量转化的角度来认识，是 转化为 的过程。 （2）黑体 除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。 称为 ，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。如图所示。研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。 3．黑体辐射的实验规律 黑体热辐射的强度与波长的关系随着温度的升高一方面各种波长的都有增加另一方面辐射强度的极大值向的方向移动在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家 和英国物理学家 分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结 果导致理论与实验规律 不符，甚至得出了非常 荒谬的结论，当时被称为“ ”。 黑体辐射的实验规律如 右图： 4．能量子：超越牛顿的发现 1900年，德国物理学家提出能量量子化假说： 1ε，2ε，3ε，... nε，n为正整数，称为量子数。 对于频率为ν的谐振子最小能量为 这个最小能量值，就叫做能量子。ν是 ，h是一个常量，后人称之为 其值为 。 这个观点与宏观世界中我们对能量的认识有很大不同，经典物理认为能量值是 ，而普朗克的假设则认为微观粒子的能量是 ，或者说微观粒子的能量是 。借助能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝。后来普朗克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年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。 他的墓碑上只刻着他的姓名和 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？ 没有。 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，汤姆孙发现了电子 ，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理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？明天，我们就继续学习“科学的转折：光的粒子性” 夯实基础 1、红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（ ） A、红光 B、橙光 C、黄光 D、绿光 7．波长为的单色光，问：（1）这一单色光的频率是多大？ （2）此单色光的1个光子的能量是多少J？合多少eV?（普朗克常量 = 6.63(10-34 J.s） 4 黑体模型 0 1 2 3 4 5 6 (μ