无锡市第一中学
瓜州县第一中学 罗建军
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文 勋爵作了展望新世纪的发言:
“科学的大厦已经基本完成， 后辈的物理学家只要做一些零碎 的修补工作就行了。”
--开尔文-也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈 只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点 后面在加几位罢了！
能量量子化:物理学的新纪元
就在那一年,在丹麦，15岁的玻尔(Niels Bohr) 正在哥本哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。 学习方面，他在数学和科学方面显示出了非凡的天 才，但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全 校有名。13年后他提出了原子轨道量子化.
德布罗意(Louis de Broglie)当时8岁，还正在 家里接受良好的幼年教育。后来他提出了物质波.
2.在白天,对面楼房的窗户看上去是黑色的,而外墙 面是亮的.为什么?
本节课的主要知识: 微观粒子的运动 是不连续的, 在发射和吸收能量的时候， 不是连续的，而是一份一份的。能量是
h 的整数倍。
每份能量为: ε=hν
h 6.6261034 J s
谢谢！
研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性 质的基础。
黑体模型
黑体模型 空腔上的小孔
向远处观察打开 的窗子 近似黑体
形体平 状的衡 无温态 关度时
,
与 构
黑 体
成辐
黑射
体只
的依
材赖
料于
物
3.黑体辐射:
实验结论: 1.温度越高,辐射能越大; 2.与最大辐射能对应的波长向短波 方向移动
1700K
1500K 1300K 1100K
ν 是波的频率
黑体辐射实验是物理学晴朗天空中
M 0 (T )
实验值 灾 难
线
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
能量子 超越牛顿的发现
辐射黑体分子、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：ε, 1 ε, 2 ε, 3 ε, ... n ε. n为正整数，称 为量子数。
黑体辐射(二)
两种 维恩公式: 短波适合;长波不符合 理论: 瑞利公式: 长波适合;短波荒唐 紫外灾难
M 0 (,T )
实验
普朗克理论值
瑞利公式 维恩公式

普朗克理论 :
在发射和吸收能量的时 候，不是连续不断，而是 分成一份一份的。能量是
h 的整数倍。
最小能量为: E=hν
h 6.6261034 J s
黑体与 黑体辐射
1. 热辐射现象 实验:加热铁
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波 的本领。一般物体辐射能量与T有关;还与材料.表面 积有关
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长
的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的 特征与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
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, 事隔不到一年(1900年底)，就从第 一朵乌云中降生了量子论，紧接着
(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。 经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学 发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓 “山重水复疑无路, 柳暗花明又一村
能量
经典 量子
ε=hν
h=6.626*10-34J.s
问题与结论
问题: 既然灯向外辐射的光能是分立的，一 份份的。 为何我们看不到灯的亮度发生变化？
结论： 1。在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为： 物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑 量子化 2。在研究微观粒子时必需考虑能量量子化
800K
1000K
1200K
1400K
直觉: 低温物体发出的是红外光 炽热物体发出的是可见光 高温物体发出的是紫外光
注意： 热辐射与温度有关 激光 日光灯发光不是热辐射
2. 黑体辐射实验规律
能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，
折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体
不透明的材料制成带小孔的空腔,可近似看作 黑体。
再过12个月，维尔兹堡(Wurzberg)的一位著名 希腊文学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海 森堡(Werner Karl Heisenberg)呱呱坠地。
以上人物都将在我们的课文中出现.请同学们 记住他们的名字.
课堂练习
1.灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍.那么红 光的最小能量比紫光的最小能量大还是小?
看下列一组照片能否给你一点启发
三、能量子 超越牛顿的发现
微观世界的 某些规律，在我 们宏观世弄看来 可能非常奇怪。
能量量子化:物理学的新纪元
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理学,正确 地破除了”能量连续变化”的传统观念,成为现 代物理学思想的基石之一, 为我们打开了量子之 门, 就在1900年，一个名叫爱因斯坦(Albert Einstein)的青年从苏黎世联邦工业大学(ETH) 毕业，正在为将来的生活发愁。5年后他受量 子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效 应.