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第四章 原子結構和波粒二象性
1.普朗克黑體輻射理論
量子論使人們認識了微觀世界的運動規律，并發展了一系列對原子、分子等微觀粒子進行有效操控和測量的技術。圖為利用掃描隧道顯微鏡將48個鐵原子排成的"原子圍欄"。那么，人們認識量子規律的第一步是怎樣邁出的
問題導入
一、黑體與黑體輻射
1.黑體：物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射。
思考：那怎么樣才能得到一個黑體啊？
太陽，白熾燈燈絲近似當做黑體
帶小孔的空腔
2. 黑體輻射：黑體向外輻射的電磁波(熱輻射)。
黑體輻射：只與溫度有關
一般輻射：與溫度、材料、表面狀況有關
差別大
它可能反映了某種具有普遍意義的客觀規律，人們
因此對黑體輻射進行了深入的實驗及理論研究。
利用分光技術和熱電偶等設備，可以測出黑體輻射電磁波的強度按波長分布的情況。
二、黑體輻射的實驗規律
黑體輻射譜
②輻射強度的極大值向波長較短的方向移動
溫度升高：
①各種波長的輻射強度都增加
思考：怎樣解釋黑體輻射的實驗規律呢
+
-
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+
-
1. 黑體輻射的理論解釋
帶電微粒→震動→變化的電磁場
物體中存在帶電微粒
直接找規律有點兒困難，科學家打算結合理論來尋找這個公式。
2. 維恩、瑞利——金斯的解釋
（1）維恩公式在短波區與實驗非常接近，在長波區則與實驗偏離很大。
（2）瑞利公式在長波區與實驗基本一致，但在短波區與實驗嚴重不符。
3. 普朗克的解釋
普朗克找到了一個數學公式，它與實驗吻合得非常完美。
維恩公式和瑞利——金斯公式，其實就是普朗克公式的特殊情況。
三、能量子
組成黑體的振動著的帯電微粒的能量，只能是某一最小能量值ε的整數倍。例如，可能是ε或2ε、3ε…這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子。
和我們學習電荷數類似：只能是元電荷的整數倍。
ε叫能量子，簡稱量子， 能量是量子化的，只能一份一份地按不連續方式輻射或吸收能量。
比喻：電磁波就好象是機關槍發射子彈，子彈是一顆一顆向前運動的，每一顆子彈就好象是一份電磁波。
ε=hν
h：普朗克常量，h=6.626×10-34J·s
普朗克
ν：電磁波的頻率
普朗克對微觀帶電微粒能量取值的假設和宏觀世界中我們對能量的認識有很大不同。
彈簧振子
能量
量子
經典
→能量值是連續的
例1：以下宏現概念中，哪些是“量子化”的（ ）
A. 物體的長度
B. 物體所受的重力
C. 物體的動能
D. 學生的個數
D
解析：“量子化”是不連續的,是一份一份的,故選D。
例2：關于熱輻射，下列敘述中正確的是(　 　)
A. 一切物體都在輻射電磁波
B. 任何物體輻射電磁波的情況只與溫度有關
C. 黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關是因為能量量子化
D. 黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波
ACD
例3：紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是( )
A. 紅光 B. 橙光
C. 黃光 D. 綠光
解析：由ε=hv=
因為紅光的波長最長，所以能量最小，故選A。
A
例4：可見光的波長的大致范圍是400-760nm。400nm，760nm電磁輻射的能量子ε的值是多少
解析：由ε=hv=
400nm電磁輻射的能量子
760nm電磁輻射的能量子
1. 黑體：物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射。
2. 黑體輻射：黑體向外輻射的電磁波（熱輻射），只與溫度有關。
3. ε叫能量子， 能量是量子化的，只能一份一份地按不連續方式輻射
或吸收能量。
ε=hν
h：普朗克常量，h=6.626×10-34J/s
ν：電磁波的頻率
課堂小結
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