物理選修3-5內(nèi)容精編

這兩朵烏云是指什么呢？黑體輻射實(shí)驗(yàn)邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)

后來的事實(shí)證明，正是這兩朵烏云發(fā)展成為一埸革命的風(fēng)暴，烏云落地化為一埸春雨，澆灌著兩朵鮮花。熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)(頻率)的分布和溫度有關(guān)，

溫度短波長(zhǎng)的電磁波的比例。任何物體（氣、液、固）在任何溫度下，都會(huì)有熱輻射。熱輻射波譜是連續(xù)譜，各種波長(zhǎng)(頻率)都有，但是強(qiáng)度不同。

固體或液體，在任何溫度下都在輻射各種波長(zhǎng)的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。固體在溫度升高時(shí)顏色的變化1400K800K1000K1200K

例如：鐵塊溫度從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色一、熱輻射現(xiàn)象

思考與討論：一座建設(shè)中的樓房還沒安裝窗子，盡管室內(nèi)已經(jīng)粉刷，如果從遠(yuǎn)處看窗內(nèi)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？為什么？二、黑體與黑體輻射

物體表面能夠吸收和反射外界射來的電磁波。如果一個(gè)物體在任何溫度下，對(duì)任何波長(zhǎng)的電磁波都完全吸收，而不反射與透射，則稱這種物體為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。不透明材料制成的帶小孔的空腔。三、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。

1、測(cè)量黑體輻射的實(shí)驗(yàn)原理圖：加熱空腔使其溫度升高，空腔就成了不同溫度下的黑體。。2、輻射強(qiáng)度：

單位時(shí)間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長(zhǎng)的總輻射能，稱為輻射強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)：隨溫度的升高①各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都在增加；②絕對(duì)黑體的溫度升高時(shí)，輻射強(qiáng)度的最大值向短波方向移動(dòng)輻射強(qiáng)度維恩線瑞利--金斯線紫外災(zāi)難o實(shí)驗(yàn)值/μm123456783、經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難——解釋實(shí)驗(yàn)曲線一朵令人不安的烏云1）維恩的半經(jīng)驗(yàn)公式：短波符合；長(zhǎng)波不符合2）瑞利----金斯公式：長(zhǎng)波符合；短波荒唐----紫外災(zāi)難普朗克能量子假說輻射物體中包含大量振動(dòng)著的帶電微粒，它們的能量是某一最小能量的整數(shù)倍

E=nε

n=1,2,…ε叫能量子，簡(jiǎn)稱量子，n為量子數(shù)，它只取正整數(shù)——能量量子化諧振子只能一份一份按不連續(xù)方式輻射或吸收能量

對(duì)于頻率為

的諧振子，最小能量為：

ε=h

h=6.62610-34J·s

——普朗克常量

四、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連），使驗(yàn)電器張角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。一、光電效應(yīng)現(xiàn)象表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電1.什么是光電效應(yīng)

當(dāng)光線照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。一.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流一.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）存在飽和電流實(shí)驗(yàn)表明：入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。陽極陰極IIsUaOU黃光（強(qiáng)）黃光（弱）光電效應(yīng)伏安特性曲線遏止電壓飽和電流一.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律藍(lán)光Ub(2)存在遏止電壓和截止頻率陽極陰極實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)于一定顏色(頻率)的光,無論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓是一樣的.光的頻率改變是，遏止電壓也會(huì)改變。一.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UC光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。陽極陰極只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針就立即偏轉(zhuǎn)。光電子發(fā)射所經(jīng)過的時(shí)間不超過10－9秒光電效應(yīng)在極短的時(shí)間內(nèi)完成一.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(3)具有瞬時(shí)性陽極陰極1.光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。愛因斯坦的光子說愛因斯坦從普朗克的能量子說中得到了啟發(fā)，他提出：三.愛因斯坦的光量子假設(shè)2.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程1.光子：或——光電子最大初動(dòng)能

——金屬的逸出功

W0一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的能量hν后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek，即：三.愛因斯坦的光量子假設(shè)3.光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋①愛因斯坦方程表明，光電子的初動(dòng)能Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無關(guān)。只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有光電子逸出，就是光電效應(yīng)的截止頻率。②電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間，光電流自然幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。③光強(qiáng)較大時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大。三.愛因斯坦的光量子假設(shè)當(dāng)入射光頻率分別為ν1、ν2時(shí)，測(cè)出遏止電壓U1、U2，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得聯(lián)立上兩式，解得其中e為電子的電量，測(cè)出U1與U2就可測(cè)出普朗克常量光的粒子性一、光電效應(yīng)的基本規(guī)律小結(jié)1.光電效應(yīng)現(xiàn)象2.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律①對(duì)于任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；②當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比；③光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10-9秒.

德布羅意波波粒二象性1、德布羅意波（物質(zhì)波）

De.Broglie1923年發(fā)表了題為“波和粒子”的論文，提出了物質(zhì)波的概念。

他認(rèn)為，“整個(gè)世紀(jì)以來（指19世紀(jì)）在光學(xué)中比起波動(dòng)的研究方法來，如果說是過于忽視了粒子的研究方法的話，那末在實(shí)物的理論中，是否發(fā)生了相反的錯(cuò)誤呢？是不是我們把粒子的圖象想得太多，而過分忽略了波的圖象呢”德布羅意的思維邏輯德布羅意1892-1987實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性利用類比的想法，提出物質(zhì)波概念與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，或叫物質(zhì)波。預(yù)言：電子通過一個(gè)小孔或晶體時(shí)會(huì)形成衍射條紋。

一個(gè)質(zhì)量為m的實(shí)物粒子以速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)，即具有以能量E和動(dòng)量P所描述的粒子性，同時(shí)也具有以頻率和波長(zhǎng)描述的波動(dòng)性。德布羅意關(guān)系如速度v=5.0102m/s飛行的子彈，質(zhì)量為m=10-2Kg，對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)為：如電子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)為：太小測(cè)不到！X射線波段電子衍射X光衍射頻率低波長(zhǎng)長(zhǎng)的光波動(dòng)性較明顯頻率高波長(zhǎng)短的光粒子性較明顯光具有波粒二象性課堂小結(jié)光的波粒二象性雙縫干涉實(shí)驗(yàn)曝光量很少——膠片上是一些不規(guī)則的分布的點(diǎn)子——粒子性曝光很大——膠片上出現(xiàn)明暗相間的條紋——波動(dòng)性光波是概率波——