6.1 量子论初步（教学课件）——高中物理教科版（2019）选择性必修第三册.pptxVIP

第二章固体、液体和气体;;二、黑体与黑体辐射;如图所示，做一个空腔，并在腔壁上开一个小洞，那么射入小洞的光就很难有机会再从洞口被反射出来，这个空腔的洞口就可以看作黑体。;加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波，这就是黑体辐射，如图所示。实验表明，黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的温度有关。;人们通过精巧的实验测出了黑体辐射的电磁波能量随波长的分布曲线。

图给出了四种温度下黑体辐射的能谱密度与波长的关系。从图像中可以看出，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射能谱密度都增加，另一方面辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动。;实验曲线出来之后，人们试图用当时认为已经成熟的经典理论给予解释，但理论得出的结果都与实验曲线不符。在各种解释中有两种最具有代表性：

一是维恩在1896年提出的公式，它的短波部分与实验相符，而长波部分与实验偏离很大；

二是瑞利在1900年提出的公式，它的长波辐射的电磁波分布在空间中。单位体积内、单位波长（或单位频率）区间内的电磁波的能量，就是黑体辐射实验所提到的辐射能谱密度，它的单位是J/（m3·nm）或J/（m3·Hz）。128物理选择性必修第三册部分与实验曲线基本一致，而短波部分与实验严重不符，尤其是在高频范围内辐射的电磁波能量随频率的增大可趋于无穷大，这显然与客观事实不符。;三、量子论的诞生;谐振子具有的能量是不连续的，只能取一些分立的值，即En=nhν（n=1，2，3，…），也就是说能量E只能取hν的整数倍，最小的一份能量为ε=hν，称为能量子。

式中ν是谐振动的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，它的值是

h=6.62606876（52）×10-34J·s;在宏观世界，各种形式的能量都是连续变化的，可以取任何数值。能量子概念的提出打破了一切自然过程都是连续变化的经典看法，第一次向人们展示了自然过程的非连续特性。能量子概念的引入，标志着量子论的诞生，开启了人类认识微观世界的大门，具有划时代意义，普朗克因此获得了1918年诺贝尔物理学奖。