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1、第 1節(jié) 能 量 量 子 化學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) : 1、 了 解 黑 體 輻 射 及 其 特 性 ， 感 悟 以 實(shí) 驗(yàn) 為 基 礎(chǔ)的 科 學(xué) 方 法 2、 了 解 能 量 子 的 概 念 及 提 出 過(guò) 程 ， 領(lǐng) 會(huì) 這 一 科學(xué) 過(guò) 程 中 科 學(xué) 家 的 思 想 3、 通 過(guò) 觀 察 熱 輻 射 的 強(qiáng) 度 與 波 長(zhǎng) 的 關(guān) 系 圖 像 ，培 養(yǎng) 觀 察 能 力 4、 理 解 宏 觀 物 體 和 微 觀 粒 子 的 能 量 變 化 特 點(diǎn) ，體 會(huì) 量 子 論 的 建 立 深 化 了 人 們 對(duì) 物 質(zhì) 世 界 的 認(rèn) 識(shí) 一 、 黑 體 輻 射 及 其 特 點(diǎn)1. 熱 輻 射由 于 分

2、 子 熱 運(yùn) 動(dòng) 導(dǎo) 致 物 體 輻 射 電 磁 波溫 度 不 同 時(shí) 輻 射 的 波 長(zhǎng) 分 布 不 同這 種 與 溫 度 有 關(guān) 的 輻 射 稱 為 熱 輻 射熱 輻 射 - 熱 能 轉(zhuǎn) 化 為 電 磁 能 的 過(guò) 程固 體 在 溫 度 升 高 時(shí) 顏 色 的 變 化 1400K800K 1000K 1200K 一 切 物 體 都 在 輻 射 與 物 體 溫 度 有 關(guān)的 電 磁 波 。 2. 對(duì) 熱 輻 射 的 初 步 認(rèn) 識(shí)任 何 物 體 任 何 溫 度 均 存 在 熱 輻 射溫 度 發(fā) 射 的 能 量 電 磁 波 的 短 波 成 分 如 一 個(gè) 20瓦 的 白 熾 燈 和 一 個(gè) 2

3、00瓦 的 白 熾 燈昏 黃 色 賊 亮 刺 眼直 覺(jué) : 低 溫 物 體 發(fā) 出 的 是 紅 外 光 ， 熾 熱 物 體 發(fā) 出 的 是 可見 光 ， 高 溫 物 體 發(fā) 出 的 是 紫 外 光注 意 ： 熱 輻 射 與 溫 度 有 關(guān) 激 光 日 光 燈 發(fā) 光 是 熱 輻 射 嗎 ？ 能 全 部 吸 收 各 種 波 長(zhǎng) 的 輻 射 能 而 不 發(fā) 生 反 射 ，折 射 和 透 射 的 物 體 稱 為 絕 對(duì) 黑 體 。 簡(jiǎn) 稱 黑 體3. 黑 體 輻 射 實(shí) 驗(yàn) 規(guī) 律 不 透 明 的 材 料 制 成 帶 小 孔 的 的 空 腔 ,可 近 似 看作 黑 體 。 黑 體 模 型 研 究 黑

4、 體 輻 射 的規(guī) 律 是 了 解 一 般 物 體熱 輻 射 性 質(zhì) 的 基 礎(chǔ) 。 黑 體 模 型空 腔 上 的 小 孔煉 鋼 爐 上 的 小 洞向 遠(yuǎn) 處 觀 察 打 開的 窗 子近 似 黑 體 實(shí) 驗(yàn) 裝 置T 平 行 光 管 三 棱 鏡 0 1 2 3 4 5 6 (m )1700K1500K1300K1100K),(0 Te 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 o 實(shí) 驗(yàn) 值 /m)(0 TM 維 恩 線 瑞 利 -金 斯 線紫 外 災(zāi) 難普 朗 克 線 1 2 3 4 5 6 7 8黑 體 輻 射 實(shí) 驗(yàn) 是 物 理 學(xué) 晴 朗 天 空 中 一 朵 令 人 不 安 的 烏 云 。 ( m)1 2 3

5、5 6 8 94 7普 朗 克 實(shí) 驗(yàn) 值),(0 Te 普 朗 克 的 能 量 子 假 說(shuō) 和 黑 體 輻 射 公 式1.黑 體 輻 射 公 式1900.10.19 普 朗 克 在 德 國(guó)物 理 學(xué) 會(huì) 會(huì) 議 上 提 出 一 個(gè)黑 體 輻 射 公 式 12)( / 32 kThec hTM sJ1055.6 34 h M.Planck 德 國(guó) 人 1858 1947 2.能 量 子 假 說(shuō) ： 輻 射 黑 體 分 子 、 原 子 的 振 動(dòng) 可 看作 諧 振 子 ， 這 些 諧 振 子 可 以 發(fā) 射 和 吸 收 輻 射 能 。 但是 這 些 諧 振 子 只 能 處 于 某 些 分 立 的

6、 狀 態(tài) ， 在 這 些 狀態(tài) 中 ， 諧 振 子 的 能 量 并 不 象 經(jīng) 典 物 理 學(xué) 所 允 許 的 可具 有 任 意 值 。 相 應(yīng) 的 能 量 是 某 一 最 小 能 量 （ 稱 為能 量 子 ） 的 整 數(shù) 倍 ， 即 ： , 1 , 2 , 3 , . n . n為 正 整 數(shù) ， 稱 為 量 子 數(shù) 。 對(duì) 于 頻 率 為 的 諧 振 子 最 小 能 量 為 能 量 量 子經(jīng) 典 h 普 朗 克 后 來(lái) 又 為 這 種 與 經(jīng) 典 物 理 格 格 不 入的 觀 念 深 感 不 安 ， 只 是 在 經(jīng) 過(guò) 十 多 年 的 努 力 證 明任 何 復(fù) 歸 于 經(jīng) 典 物 理 的

7、企 圖 都 以 失 敗 而 告 終 之 后 ，他 才 堅(jiān) 定 地 相 信 h的 引 入 確 實(shí) 反 映 了 新 理 論 的 本 質(zhì) 。 1918年 他 榮 獲 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 。 他 的 墓 碑 上 只 刻 著 他 的 姓 名 和 秒焦 3410626.6h 看 下 列 一 組 照 片 能 否 給 你 一 點(diǎn) 啟 發(fā) 1900年 12月 14日 ， 普 朗 克 在 柏 林 宣 讀 了 他 關(guān)于 黑 體 輻 射 的 論 文 ， 宣 告 了 量 子 的 誕 生 。 那 一 年他 42歲 。 普 朗 克 把 能 量 子 引 入 物 理 學(xué) ,正 確 地 破 除了 ” 能 量 連 續(xù) 變

8、化 ” 的 傳 統(tǒng) 觀 念 ,成 為 現(xiàn) 代 物 理 學(xué)思 想 的 基 石 之 一 , 為 我 們 打 開 了 量 子 之 門 , 就 在 1900年 ， 一 個(gè) 名 叫 愛 因 斯 坦 (Albert Einstein)的 青 年 從 蘇 黎 世 聯(lián) 邦 工 業(yè) 大 學(xué) (ETH)畢業(yè) ， 正 在 為 將 來(lái) 的 生 活 發(fā) 愁 。 5年 后 他 受 量 子 化 啟發(fā) 提 出 了 光 量 子 ,成 功 的 解 釋 了 光 電 效 應(yīng) . 能 量 量 子 化 :物 理 學(xué) 的 新 紀(jì) 元 就 在 那 一 年 ,在 丹 麥 ， 15歲 的 玻 爾 (Niels Bohr)正在 哥 本 哈 根 的

9、 中 學(xué) 里 讀 書 。 玻 爾 有 著 好 動(dòng) 的 性 格 。 學(xué) 習(xí) 方面 ， 他 在 數(shù) 學(xué) 和 科 學(xué) 方 面 顯 示 出 了 非 凡 的 天 才 ， 但 是 他 的笨 拙 的 口 齒 和 慘 不 忍 睹 的 作 文 卻 是 全 校 有 名 。 13年 后 他 提出 了 原 子 軌 道 量 子 化 . 德 布 羅 意 (Louis de Broglie)當(dāng) 時(shí) 8歲 ， 還 正 在 家 里接 受 良 好 的 幼 年 教 育 。 后 來(lái) 他 提 出 了 物 質(zhì) 波 . 再 過(guò) 12個(gè) 月 ， 維 爾 茲 堡 (Wurzberg)的 一 位 著 名 希 臘文 學(xué) 教 授 就 要 喜 滋 滋

10、 地 看 著 他 的 寶 貝 兒 子 小 海 森 堡(Werner Karl Heisenberg)呱 呱 墜 地 。 以 上 人 物 都 將 在 我 們 的 課 文 中 出 現(xiàn) .請(qǐng) 同 學(xué) 們 記 住他 們 的 名 字 . 能 量 量 子 化 :物 理 學(xué) 的 新 紀(jì) 元 課 堂 練 習(xí)3.在 白 天 ,對(duì) 面 樓 房 的 窗 戶 看 上 去 是 黑 色 的 ,而 外 墻面 是 亮 的 .為 什 么 ?1.請(qǐng) 你 填 空 :在 做 全 國(guó) 人 口 普 查 時(shí) 我 們 關(guān) 心 的 是 :現(xiàn)在 全 國(guó) 有 幾 _人 , 班 級(jí) 小 組 長(zhǎng) 在 數(shù) 人 數(shù) 時(shí) 常 用 :一_,兩 _;等 .4.

11、光 源 發(fā) 出 的 光 能 是 一 份 一 份 的 ,那 么 每 份 光 能 是 怎樣 傳 到 你 的 眼 睛 里 呢 ?是 均 勻 分 布 在 兩 只 眼 睛 里 ？ 還是 每 份 只 傳 給 一 只 眼 睛 上 的 某 一 處 呢 ?請(qǐng) 你 與 同 桌 討 論 一 下 ,說(shuō) 說(shuō) 你 的 猜 想 .2.燈 向 外 輻 射 的 能 量 是 最 小 能 量 的 整 數(shù) 倍 .那 么 紅光 的 最 小 能 量 比 紫 光 的 最 小 能 量 大 還 是 小 ? 本 節(jié) 課 的 主 要 知 識(shí) : 微 觀 粒 子 的運(yùn) 動(dòng) 是 不 連 續(xù) 的 , 在 發(fā) 射 和 吸 收 能 量 的時(shí) 候 ， 不 是 連 續(xù) 的 ， 而 是 一 份 一 份 的 。能 量 是 h 的 整 數(shù) 倍 。 每 份 能 量 為 : E=hsJh 3410626.6