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1、1919世纪末，经典物理学在各个领域都取得很大成功：世纪末，经典物理学在各个领域都取得很大成功：牛顿定律牛顿定律:成功描述了宏观低速物体的运动成功描述了宏观低速物体的运动 分子物理分子物理:成功说明白温度、压强、气体的内能成功说明白温度、压强、气体的内能 电电 磁磁 学：建立了一个能推断一切电磁现象的学：建立了一个能推断一切电磁现象的 麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组。找到了力、电、光、声等都遵循的规律找到了力、电、光、声等都遵循的规律-能量转化与守恒定律。能量转化与守恒定律。当时很多物理学家都沉醉于这些成果和成功之中。当时很多物理学家都沉醉于这些成果和成功之中。认为物理学已经发展到头了。认为物
2、理学已经发展到头了。1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名著名物理学家物理学家 开尔文开尔文 勋爵作了展望新世纪的发言勋爵作了展望新世纪的发言:“科学的大厦已经基本完成，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后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。的修补工作就行了。”-开尔文开尔文-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试验再做一做，在试验数据的小数点后面加几位罢了！做过的试验再做一做，在试验数据的小数点后面加几位罢了！但开尔文终归是一位重视现实和有视力的但开尔文终归
3、是一位重视现实和有视力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：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，还有两朵但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，令人不安的乌云，-”-”这两朵乌云是指什么呢？这两朵乌云是指什么呢？热辐射实验热辐射实验迈克尔逊迈克尔逊-莫雷实验莫雷实验后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为革命的后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为革命的风暴，乌云落地化为春雨，浇灌出两朵风暴，乌云落地化为春雨，浇灌出两朵“鲜花鲜花”。不到一年不到一年(1900(1900年底年底)，第一朵乌云，第一朵乌云 诞生诞生 量子论量子论 1905 1905
4、年年,其次朵乌云其次朵乌云 诞生诞生 相对论。相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了 一个更为宽阔的领域。一个更为宽阔的领域。思索与探讨：思索与探讨：问题问题1:在火炉旁边有什么感觉在火炉旁边有什么感觉?问题问题2:投在炉中的铁块起先是什么颜色投在炉中的铁块起先是什么颜色?过一会有是什么颜色过一会有是什么颜色?1400K800K1000K1200K1、一切物体在任何温度下，都要向外辐射电磁波。、一切物体在任何温度下，都要向外辐射电磁波。2、电磁波能量的凹凸、电磁波按波长分布的状况、电磁波能量的凹凸、电磁波按波长分布的状况 都与温度有关，故称
5、为热辐射。都与温度有关，故称为热辐射。一、热辐射一、热辐射二、黑体与黑体辐射二、黑体与黑体辐射1、黑体定义：假如一个物体在任何温度、黑体定义：假如一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸取，而下，对任何波长的电磁波都完全吸取，而不反射与透射，则称这种物体为确定黑体，不反射与透射，则称这种物体为确定黑体，简称黑体。简称黑体。用不透亮材料制成一空心容器，用不透亮材料制成一空心容器，壁上开一小孔，可看成确定黑体壁上开一小孔，可看成确定黑体黑体模型黑体模型思索与探讨：一座建设中的楼房还没安装窗子，思索与探讨：一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，假如从远处视察，把室内的尽管室内已经粉
6、刷，假如从远处视察，把室内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发觉什么？为亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发觉什么？为什么？什么？2、探讨黑体辐射的意义：、探讨黑体辐射的意义：探讨表明：一般材料物体，辐射电磁波的状探讨表明：一般材料物体，辐射电磁波的状况除与温度有关，还与材料的种类及表面况除与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关；状况有关；黑体：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，因而反映了某种具有普黑体的温度有关，因而反映了某种具有普遍意义的客观规律。遍意义的客观规律。于是在探讨热辐射的规律时，人们特殊于是在探讨热辐射的规律时，人们特殊留意对黑体
7、辐射的探讨留意对黑体辐射的探讨0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K辐射强度辐射强度黑体辐射黑体辐射试验规律试验规律3、黑体辐射的试验规律、黑体辐射的试验规律 随着温度上升：随着温度上升：（1）各种波长的辐射强度都有增加，）各种波长的辐射强度都有增加，（2）辐射强度的极大值向波长短的方向移动）辐射强度的极大值向波长短的方向移动4、怎样说明黑体辐射的试验规律？、怎样说明黑体辐射的试验规律？物体中存在着不停运动的带电微粒，依据当时物体中存在着不停运动的带电微粒，依据当时物理学的相识，每个带电微粒的振动都产生物理学的相识，每个带电微粒的振动都产生变更的电磁场，从而产
8、生电磁辐射。变更的电磁场，从而产生电磁辐射。o实验值/m维恩线维恩线瑞利瑞利-金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难普普朗朗克克线线12345678黑体辐射试验是物黑体辐射试验是物理学晴朗天空中一理学晴朗天空中一朵令人担忧的乌云。朵令人担忧的乌云。辐射强度辐射强度v荒谬的荒谬的“紫外灾难紫外灾难”v维恩公式在短波区与试验很接近，长波维恩公式在短波区与试验很接近，长波区与试验偏离很大；区与试验偏离很大；v瑞利公式在长波区与试验很接近，短波瑞利公式在长波区与试验很接近，短波区与试验严峻不符；不但不符，而且当区与试验严峻不符；不但不符，而且当波长趋于零时，辐射强度竟变成无穷大，波长趋于零时，辐射强度竟变成无穷
9、大，由于波长很小的辐射处在紫外线波段，由于波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由荒谬的结果称为故而由荒谬的结果称为“紫外灾难紫外灾难”。1 1、能量子说、能量子说-超越牛顿的假设超越牛顿的假设 1900 1900年，普朗克做出了这样的大胆假设：年，普朗克做出了这样的大胆假设：振动着的带电微粒的能量是某一最小能量振动着的带电微粒的能量是某一最小能量 （称为能量子）整数倍。例如，可能是（称为能量子）整数倍。例如，可能是,1,1,2,3,.2,3,.当带电微粒辐射或吸取能量时，也是当带电微粒辐射或吸取能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份辐射或吸取的。以这个最小能量值为单位一份一份辐射或吸取的。对
10、于频率为对于频率为的谐振子最小能量为的谐振子最小能量为能量能量量子量子经典经典h是普是普朗朗克常量克常量三、普朗克的能量子假说和黑体辐射公式三、普朗克的能量子假说和黑体辐射公式2.2.普朗克的黑体辐射公式普朗克的黑体辐射公式1900.10.19 1900.10.19 普朗克在德国普朗克在德国物理学会会议上提出一个物理学会会议上提出一个黑体辐射公式黑体辐射公式M.Planck M.Planck 德国德国人人1858185819471947(m)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克试验值试验值试验结果与普朗克的公式画出的图线完全一样 普朗克后来又为这种与经典物理格格不入普朗克后来又为这种与经
11、典物理格格不入的观念深感担忧，只是在经过十多年的努力证的观念深感担忧，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚决地信任之后，他才坚决地信任 h h 的引入的确反映了的引入的确反映了新理论的本质。新理论的本质。1918 1918年他荣获诺贝尔物理学奖。年他荣获诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和他的墓碑上只刻着他的姓名和 黑体辐射的探讨卓有成效地呈现在人们的黑体辐射的探讨卓有成效地呈现在人们的眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了一大难题。使酷爱科学的人们又一次倍感欣慰，一
12、大难题。使酷爱科学的人们又一次倍感欣慰，但真理与谬误之争就此安静了吗？但真理与谬误之争就此安静了吗？物理难题：物理难题：18881888年，霍瓦年，霍瓦(Hallwachs)(Hallwachs)发觉发觉一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近近1010年以后，年以后，18971897年，年，J.ThomsonJ.Thomson发觉了电发觉了电子子 ，此时，人们相识到那就是从金属表面，此时，人们相识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电射出的电子，后来，这些电子被称作光电子子(photoelectron)(photoelectron)，相应的效应叫做光电，相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完备理论（光的波效应。人们本着对光的完备理论（光的波动性、电磁理论）进行说明会出现什么结动性、电磁理论）进行说明会出现什么结果？果？