《《量子物理》PPT課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、量子物理研究對(duì)象的變化引起的危機(jī)一系列重大實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)無(wú)法用經(jīng)典物理的理論來(lái)解釋，迫使物理學(xué)家跳出傳統(tǒng)的經(jīng)典物理的理論框架，最終導(dǎo)致了量子物理的誕生！§1黑體輻射和普朗克的能量子假說(shuō)一.基本概念1.熱輻射例如：加熱鐵塊第一章波粒二象性輻射能量按頻率的分布隨溫度而變的電磁輻射溫度??電磁波的短波成分?2.光譜輻射出射度—Mν單位:W/(m2?Hz)單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表面發(fā)出的頻率在ν附近單位頻率間隔內(nèi)的電磁波的能量。開始發(fā)光→暗紅→橙色→蘭白色3.平衡熱輻射4.實(shí)驗(yàn)表明輻射能力越強(qiáng)的物體，吸收能力也越強(qiáng)二.黑體

2、和黑體輻射的基本規(guī)律1.黑體能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無(wú)反射的物體，Mν最大且只與溫度有關(guān)而和材料及表面狀態(tài)無(wú)關(guān)物體輻射的能量等于在同一時(shí)間內(nèi)所吸收的能量，物體達(dá)到熱平衡，稱為平衡熱輻射。此時(shí)物體具有固定的溫度。2.維恩設(shè)計(jì)的黑體3.維恩黑體輻射公式4.瑞利－金斯公式維恩公式瑞利－金斯公式高頻符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果“紫外災(zāi)難”5.普朗克公式在全波段與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驚人符合！普朗克假定（1900年）：h=6.6260755×10-34J·s——普朗克常數(shù)E=nh?n＝0,1,2,3，…諧振子以能量子發(fā)射或吸收能量“量子”概念

3、的提出獲1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)能量量子化(不連續(xù))!6.由普朗克公式可導(dǎo)出兩條實(shí)驗(yàn)定律斯特藩—玻爾茲曼定律維恩位移定律?=5.67?10-8W/m2K4M—黑體全部輻射出射度黑體輻射中，光譜輻射出射度最大的光的頻率隨溫度的變化6000K4500K3000K測(cè)量高溫、遙感和紅外追蹤等的物理基礎(chǔ)。紅外輻射熱象圖紅外夜視儀拍的照片煉鋼的熱輻射室溫下，反射光1100K，自身輻射光一個(gè)黑白花盤子的兩張照片§2光電效應(yīng)一.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)1．光電效應(yīng)光電子2．實(shí)驗(yàn)裝置光→金屬→發(fā)射電子：光電流???????··KAGD光

4、GV3.實(shí)驗(yàn)規(guī)律4.06.08.010.0?(1014Hz)0.01.02.0Uc(V)CsNaCa2）Uc=K?-U0與入射光的頻率有關(guān)1）iim2im1I2I1(光強(qiáng)I2>I1)oU-Uc飽和光電流強(qiáng)度im?入射光強(qiáng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)3）只有當(dāng)入射光頻率v大于一定的頻率v0時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)?0稱為截止頻率或紅限頻率4）光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的只要入射光頻率?>?0，無(wú)論光多微弱，從光照射陰極到光電子逸出，馳豫時(shí)間不超過(guò)10-9s。二.經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難按照光的經(jīng)典電磁理論：光波的能量分布在波面上，陰

5、極電子積光波的強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，電子吸收的能量也與頻率無(wú)關(guān)，更不存在截止頻率！累能量需要一段時(shí)間，光電效應(yīng)不可能瞬時(shí)發(fā)生！光量子具有“整體性”電磁輻射由以光速c運(yùn)動(dòng)的局限于空間某一小范圍的光量子（光子）組成，E=h?1.愛(ài)因斯坦光量子假設(shè)(1905)2.對(duì)光電效應(yīng)的解釋逸出功A—電子逸出金屬表面克服阻力所需功三.愛(ài)因斯坦的光量子論當(dāng)?＜A/h時(shí)，不發(fā)生光電效應(yīng)。紅限頻率——光電效應(yīng)方程四.光的波粒二象性1.近代認(rèn)為光具有波粒二象性在有些情況下，光突出顯示出波動(dòng)性；而在另一些情況下，則突出顯示出粒子性。光電效應(yīng)

6、的瞬時(shí)性2.基本關(guān)系式粒子性：能量E，動(dòng)量P，質(zhì)量m波動(dòng)性：波長(zhǎng)?，頻率?光子描述光的性質(zhì)的基本關(guān)系式例．圖中所示為在一次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中得出的曲線（1）由圖中數(shù)據(jù)求出普朗克恒量。（2）該金屬光電效應(yīng)的紅限頻率。光電管的陰極用逸出功A=2.2eV的金屬制成，今用一單色光照射此光電管，陰極發(fā)射出光電子，測(cè)得截止電壓為5V，求：（1）光電管陰極金屬的光電效應(yīng)紅限波長(zhǎng)？（2）入射光波長(zhǎng)？（普朗克恒量）基本電荷§3.康普頓散射1.康普頓研究X射線在石墨上的散射準(zhǔn)直系統(tǒng)入射光?0散射光?探測(cè)器石墨散射體φ散射的X射線中

7、有波長(zhǎng)λ變大的現(xiàn)象2.康普頓的解釋X射線光子與“靜止”的“自由電子”彈性碰撞碰撞過(guò)程中能量與動(dòng)量守恒反沖電子波長(zhǎng)偏移－電子的康普頓波長(zhǎng)3.康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義過(guò)程討論：光子將一部分能量傳給電子，ν變小，λ增加一部分光子波長(zhǎng)不變，稱為瑞利散射證明了光的波粒二象性光子與粒子的作用過(guò)程嚴(yán)格遵守動(dòng)量、能量守恒X射線的康普頓效應(yīng)明顯例:波長(zhǎng)λ0＝0.01nm的X射線與靜止的自由電子碰撞。在與入射方向成90°角的方向上觀察時(shí)，散射X射線的波長(zhǎng)多大？反沖電子的動(dòng)能和動(dòng)量各如何？1.2.3.θ反沖電子獲得的最大動(dòng)能？光子能

8、量為0.5MeV的X射線，入射到某種物質(zhì)上而發(fā)生康普頓散射，若反沖電子的動(dòng)能為0.1MeV，則散射光波長(zhǎng)的改變量與入射光的波長(zhǎng)之比為？P174選擇題1光的波粒二象性光子光波能量E動(dòng)量P頻率n波長(zhǎng)lE=hnP=h/l§4粒子的波動(dòng)性一.德布羅意假設(shè)實(shí)物粒子具有波動(dòng)性光(波)具有粒子性?粒子粒子波能量E＝mc2動(dòng)量P=mv頻率n＝mc2/h波長(zhǎng)l=h/P=h/mv與粒子相聯(lián)系的波稱為物質(zhì)波或德布羅意波德布羅意公式l：