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量子世界学习教材PPT课件


量子世界 ? 通过上节课的学习,我们知道在19 世纪与20世纪之交(1900年前后), 许多人认为物理学这座庄严雄伟、 动人心弦的科学殿堂已经基本建成 了。只是“物理学晴朗天空的远处, 漂浮着两朵小小的令人不安的乌 云。” ? 两朵乌云: 相对论 ? 迈克尔孙—莫雷实验 热辐射实验 经典力学 光速 时间与 空间 质量 使用范 围 光速是相对的,在不同 的参照系上测量,光速 可能不同。 绝对的时间与绝对的 空间,时间与空间和 物体的运动无关 物体的质量是恒定的。 低速世界(我们所生活 的这个世界) 狭义相对论 在任何惯性系中,测量 的光速都相等。 时间与空间是相对的与 物体的运动有关,(时 间延缓效应、长度收缩 效应) 物体的质量与运动有关, 运动时质量变大。 高速世界(速度接近或 达到光速) ? 通过前面的学习,我们知道在19世纪与20世 纪之交(1900年前后),许多人认为物理学 这座庄严雄伟、动人心弦的科学殿堂已经基 本建成了。只是“物理学晴朗天空的远处, 漂浮着两朵小小的令人不安的乌云。” ? 两朵乌云: ? 迈克尔孙—莫雷实验 热辐射实验 相对论 量子论 ? 我们知道,燃烧的物体都会发光,后来人们 发现那是因为燃烧使物体温度升高的缘故。 ? 为什么???? ? 光有很多种颜色: ? 可见光:红橙黄绿青蓝紫 ? 光是一种电磁波, ? 波长不同光的颜色就不一样。 ? 可见光:红橙黄绿青蓝紫 ? 波长:780nm~380nm ? 燃烧与光到底有什么关系?? ? 热辐射:任何物体在任何温度下都会发射各 种波长的电磁波。 ? 当温度达到一定值时,使发射电磁波的波长 在可见光波长范围内,就可以看到光。 ? 任何物体都可以发射热辐射,也可以吸收吸 收热辐射。 ? 黑体:一个能完全吸收热辐射而不反射热辐 射的物体。(即光射进去之后完全不反射出 来) ? 科学家们通过实验得出:黑体辐射的波长与 温度的关系。 T/K 瑞利—金 斯曲线 实验曲 线 λ/μm ? 物理学家想通过经典物理学理论推导出实验 曲线。 ? 普朗克从1894年 起投入对黑体辐 射的研究,奋斗 了6年。在用经典 理论无法解释实 验结果的情况下, 提出了崭新的量 子假说,成功的 解决了“紫外灾 难”的问题。 ? 普朗克的量子假说认为:物质辐射 的能量是一份一份的,就像物体是 由一个一个原子构成的一样。 ? 一份能量就是一个量子,大小取决 于波长,与频率成正比: ?h 是普适常数6.63×10-34J· S, v 是 频率。 ? ? hv ? 经典物理学认为,能量是连续的。 二、光是什么?? ? 人们认为光有两种属性,波动性和粒子性。 光是电磁波,具有波动性。什么是粒子性? ? 1、牛顿是光的微粒说的创始人,认为光是高 速运动的粒子流。 ? 可以解释光的反射、光的颜色等。18世 纪被大多数人说认可。 ? 但却不能解释光的干涉、衍射等。 ? 2、荷兰物理学家惠更斯认为,光像 水波一样,是一种波,称为光波。 ? 19世纪60年代,英国物理学家 麦克斯韦又提出光是一种电磁波。 即光的波动说。 ? 可以解释光的干涉、衍射等 ? 到19世纪,波动说就取代了微粒说, 得到大多数人的认可。 ? 3、但20世纪初,光电效应的出现,人们发现 电磁波又没办法解释这一现象。 ? 这时爱因斯坦意识到普朗克量子假设的意 义,即能量是量子化的。提出了光量子假设。 ? 爱因斯坦认为:光是不连续的、分成许多 单元,具有一定的能量,这些单元就称为光 量子。即光也是一份一

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