物理選修3-5內(nèi)容精編

這兩朵烏云是指什么呢？黑體輻射實驗邁克爾遜-莫雷實驗

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

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

固體或液體，在任何溫度下都在輻射各種波長的電磁波，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，如果從遠處看窗內(nèi)，你會發(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。如果一個物體在任何溫度下，對任何波長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黑體，簡稱黑體。不透明材料制成的帶小孔的空腔。三、黑體輻射的實驗規(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、測量黑體輻射的實驗原理圖：加熱空腔使其溫度升高，空腔就成了不同溫度下的黑體。。2、輻射強度：

單位時間內(nèi)從物體單位面積上所發(fā)射的各種波長的總輻射能，稱為輻射強度。發(fā)現(xiàn)：隨溫度的升高①各種波長的輻射強度都在增加；②絕對黑體的溫度升高時，輻射強度的最大值向短波方向移動輻射強度維恩線瑞利--金斯線紫外災(zāi)難o實驗值/μm123456783、經(jīng)典物理學所遇到的困難——解釋實驗曲線一朵令人不安的烏云1）維恩的半經(jīng)驗公式：短波符合；長波不符合2）瑞利----金斯公式：長波符合；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，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。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)

當光線照射在金屬表面時，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)的實驗規(guī)律光電子定向移動形成的電流叫光電流一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律2.光電效應(yīng)實驗規(guī)律（1）存在飽和電流實驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。陽極陰極IIsUaOU黃光（強）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)的實驗規(guī)律藍光Ub(2)存在遏止電壓和截止頻率陽極陰極實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光,無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的.光的頻率改變是，遏止電壓也會改變。一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UC光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強弱無關(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)過的時間不超過10－9秒光電效應(yīng)在極短的時間內(nèi)完成一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律(3)具有瞬時性陽極陰極1.光子：光本身就是由一個個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——光電子最大初動能

——金屬的逸出功

W0一個電子吸收一個光子的能量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能Ek，即：三.愛因斯坦的光量子假設(shè)3.光子說對光電效應(yīng)的解釋①愛因斯坦方程表明，光電子的初動能Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系，與光強無關(guān)。只有當hν>W0時，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間，光電流自然幾乎是瞬時發(fā)生的。③光強較大時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(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)當入射光頻率分別為ν1、ν2時，測出遏止電壓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，測出U1與U2就可測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)實驗規(guī)律①對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；②當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比；③光電子的最大初動能與入射光的強度無關(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，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，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。

他認為，“整個世紀以來（指19世紀）在光學中比起波動的研究方法來，如果說是過于忽視了粒子的研究方法的話，那末在實物的理論中，是否發(fā)生了相反的錯誤呢？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實物粒子也具有波動性利用類比的想法，提出物質(zhì)波概念與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，或叫物質(zhì)波。預(yù)言：電子通過一個小孔或晶體時會形成衍射條紋。

一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v運動時，即具有以能量E和動量P所描述的粒子性，同時也具有以頻率和波長描述的波動性。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，對應(yīng)的德布羅意波長為：如電子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,對應(yīng)的德布羅意波長為：太小測不到！X射線波段電子衍射X光衍射頻率低波長長的光波動性較明顯頻率高波長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驗曝光量很少——膠片上是一些不規(guī)則的分布的點子——粒子性曝光很大——膠片上出現(xiàn)明暗相間的條紋——波動性光波是概率波——