《《量子物理基礎(chǔ)》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、第十六章量子物理基礎(chǔ)DNA分子圖像§16-6不確定關(guān)系§16-5實(shí)物粒子的波動(dòng)性§16-4玻爾的氫原子理論§16-3原子模型原子光譜§16-2光電效應(yīng)愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)§16-1絕對(duì)黑體的輻射普朗克的量子假設(shè)*§16-11激光§16-10多電子原子原子的電子殼層結(jié)構(gòu)§16-9氫原子電子自旋§16-8一維定態(tài)問(wèn)題§16-7粒子的波函數(shù)薛定諤方程*§16-12晶體的能帶半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制一、熱輻射任何固體或液體在任何溫度下都不斷輻射各種§16-1絕對(duì)黑體的輻射普朗克的量子假設(shè)太陽(yáng)表面輻射波長(zhǎng)的電磁波，這種與溫度有關(guān)的輻射稱為熱輻射絕對(duì)黑體二、絕對(duì)黑體的輻射物體吸收的輻射能恰等于發(fā)射的

2、輻射能時(shí)，帶小孔的空腔的小孔可視為黑體它的溫度將維持不變，稱為平衡熱輻射輻射能都全部吸收而不反射的物體在任何溫度下對(duì)任何入射絕對(duì)黑體的單色輻射出射度與l的關(guān)系曲線可見(jiàn)光紅外光紫外光黑體輻射問(wèn)題的紫外災(zāi)難經(jīng)典物理結(jié)果單色輻射出射度M0(l,T)單位時(shí)間內(nèi)從物體表間隔內(nèi)的輻射能面單位面積上發(fā)射出來(lái)的、波長(zhǎng)在l附近單位波長(zhǎng)l/nm1900年，普朗克提出了能量量子化假設(shè)，把三、普朗克量子假設(shè)諧振子的能量是最小能量的整數(shù)倍導(dǎo)出黑體輻射的普朗克公式普朗克常量諧振子組成的。頻率為n的諧振子的最小能量為黑體看成是由能量只能取離散的不連續(xù)值的許多普朗克量子假設(shè)與經(jīng)典理論不相容，是一個(gè)革普朗克公式

3、曲線經(jīng)典理論曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)果普朗克量子假設(shè)給出了與實(shí)驗(yàn)符合很好的結(jié)果代量子理論的開(kāi)端，帶來(lái)物理學(xué)的一次巨大變革變化的看法，圓滿地解釋了熱輻射現(xiàn)象，并成為現(xiàn)命性的概念，打破幾百年來(lái)人們奉行的自然界連續(xù)一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律§16-2光電效應(yīng)愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置入射光光電流陰極陽(yáng)極1.單位時(shí)間內(nèi)從金屬陰2.入射光的頻率小于金多強(qiáng)都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)屬的紅限頻率時(shí)，不論光強(qiáng)成正比極逸出的電子數(shù)與入射光紅限頻率4.從光開(kāi)始照射到電子從金屬逸出經(jīng)過(guò)時(shí)間不3.光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率線性增加光電流的伏安特性曲線光強(qiáng)高光強(qiáng)低遏止電壓與頻率的關(guān)系曲線與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)超過(guò)10-9

4、s，且與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)光的電磁波說(shuō)不能解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律3.不應(yīng)該存在紅限頻率n01.金屬中電子從光波中吸取能量2.光波中電振動(dòng)使金屬內(nèi)電子作受迫振動(dòng)這些都與光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律相背離光電效應(yīng)不會(huì)在瞬間發(fā)生入射光越弱，積累時(shí)間越長(zhǎng)積累超過(guò)逸出功后才能從金屬逸出成光電子而與入射光的頻率無(wú)關(guān)光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能也越大受迫振動(dòng)平均動(dòng)能與入射光強(qiáng)成正比二、愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)愛(ài)因斯坦在普朗克的量子假設(shè)基礎(chǔ)上提出：光是由一個(gè)個(gè)以光速運(yùn)動(dòng)的光子組成的粒子流普朗克常量單位時(shí)間投射到金屬板單位面積上的光子數(shù)頻率為?的一個(gè)光子的能量為為N，則入射光的強(qiáng)度為在傳播過(guò)程中，也保留一份一份的性質(zhì)輻射能不

5、僅在發(fā)射和吸收時(shí)是一份一份的愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)對(duì)光電效應(yīng)的解釋電子吸收一個(gè)光子的能量=電子的最大初動(dòng)能+逸出功1.入射光強(qiáng)度S與光子數(shù)N成正比2.光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率線性增加，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)子越多產(chǎn)生的光電子越多，則飽和光電流與入射光光強(qiáng)越大，單位時(shí)間投射到陰極單位面積的光強(qiáng)成正比并說(shuō)明了光具有粒子性即（光電效應(yīng)的紅限頻率）4.電子一次吸收一個(gè)光子，不需要任何積累時(shí)間愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)圓滿地解釋了光電效應(yīng)美國(guó)物理學(xué)家密立根花了近十年時(shí)間從實(shí)驗(yàn)上3.對(duì)于每一種金屬，因≥0，必須有hn≥W證實(shí)了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程并算出了普朗克常量例題16-1逸出

6、功為2.21eV的鉀被波長(zhǎng)為250nm、解(1)應(yīng)用愛(ài)因斯坦方程，最大初動(dòng)能為(2)單個(gè)光子具有的能量為鉀表面單位面積每秒接受的光子數(shù)即所求電子數(shù)動(dòng)能，(2)單位面積每秒發(fā)射的最大電子數(shù)。強(qiáng)度為2W/m2的紫外光照射，求(1)發(fā)射電子的最大光子的能量和動(dòng)量與頻率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系即光子能量為光子動(dòng)量表明光具有波粒二象性描述粒子性物理量描述波動(dòng)性物理量三、光電效應(yīng)的應(yīng)用航天器的太陽(yáng)能電池板光電控制的路燈系統(tǒng)X-射線管散射光入射光方向光譜儀光譜儀四、康普頓效應(yīng)散射光中出現(xiàn)波長(zhǎng)增大的成分1.在散射角相同的情況下實(shí)驗(yàn)證明：康普頓波長(zhǎng)經(jīng)典理論不能解釋康普頓效應(yīng)使電子作頻率與入射光相同的受迫

7、振動(dòng)，2.波長(zhǎng)的改變量與散射角的關(guān)系為波長(zhǎng)的改變量與散射物質(zhì)無(wú)關(guān)并向各方向輻射同頻率的電磁波按照光的波動(dòng)理論，當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，康普頓效應(yīng)的解釋1922年康普頓接受了愛(ài)因斯坦的光量子理論，X射線光子與原子中的電子的碰撞可分為兩類：能量~104eV的碰撞，很好地解釋了康普頓效應(yīng)。將X-射線與物質(zhì)的散射看成是光子與原子中的電子與自由電子與整個(gè)原子束縛能約幾個(gè)eV光子碰撞原子中外層電子視為原子中內(nèi)層電子束縛能大碰撞1.光子與原子中外層電子的碰撞碰前光子電子能量動(dòng)量0碰后能量動(dòng)量exy光子exy與實(shí)驗(yàn)