zk26量子1北京交通大学大学物理.pptxVIP

第18章 量子物理基础§18.1 光的量子性§18.2 物质波§18.3 一维定态问题 学习要求 1 .正确理解普朗克能量子假设、爱因斯坦光量子假设及玻尔关于氢原子系统量子化假设的含义.正确理解光和实物粒子的波粒二象性,了解波函数的统计解释.2 .理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦光子理论对这两个效应的解释.3 .理解玻尔氢原子理论的三条基本假设.理解氢原子光谱的实验规律以及玻尔理论对此所作的正确解释.4 .理解实物粒子的波粒二象性、联系波粒二象性的德布罗意公式及电子衍射实验.5 .了解薛定谔方程、波函数应满足的标准化条件及归一化条件的物理意义.会由简单的一维定态波函数求粒子概率的空间分布.(用薛定谔方程求解波函数的过程不要求)6.理解不确定关系并能用它对微观粒子某些物理量进行简单的估算.7 .理解描述原子系统电子运动状态的四个量子数的物理意义及其相应的取值范围.8 .了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构. 量子物理概论 在本世纪初, 发生了三次概念上的革命，它们深刻地改变了人们对物理世界的了解，这就是狭义相对论(1905年)、广义相对论(1916年)和量子力学(1925年). — 杨振宁经典物理的困难：实验一、热辐射规律实验二、光电效应 康普顿效应——光的波粒二象性实验三、原子结构原子的核式结构与原子光谱是分立的——经典理论的困难——玻尔的原子理论实验四、固体比热容固体的比热容:在低温时的值与理论结果相差很大现在知道：T--0K时，量子效应显著，必须用量子统计进行计算。 §18-1光的量子性18-1-1 黑体辐射18-1-2 光电效应18-1-3 康普顿效应18-1-4 玻尔氢原子理论本次课重点:1.掌握黑体概念和黑体辐射的两个实验定律 2.掌握普朗克量子假设3.掌握爱因斯坦光子假说4.掌握康普顿散射公式#1b1301041a实验表明，任何物体在任何温度下都在不停向周围发射电磁波，其波谱是连续的。下列几种情况哪些是热辐射？霓虹灯发出的光熔炉中铁水发出的光人体发出的远红外光#1a1301001a下列物体哪个是绝对黑体黑色的物体不吸收任何光线的物体不反射可见光的物体不反射任何光线的物体80%80%#1a1301001b黑体的单色辐出度取决于：构成黑体的材料黑体表面的特性黑体的温度以上都是#1a1301042a按照经典理论来计算，黑体的单色辐出度在短波长部分，随着波长的减小，结果为无穷大。该结果为：维恩位移定律斯特藩-玻尔兹曼定律紫外灾难普朗克的量子假设 基本概念1. 热辐射（heat radiation）物体受热就会发光,温度不同时,辐射的波长不同 例如：加热铁块， 温度? 看不出发光→暗红→橙色→黄白色这种与温度有关的电磁辐射，称为热辐射。并不是所有发光现象都是热辐射，激光 、 日光灯发光就不是热辐射。任何物体（气、液、固）在任何温度下，都会有热辐射。热辐射波谱是连续谱，各种波长(频率)都有，但是强度不同。热辐射强度按波长(频率)的分布和温度有关，温度? ? 短波长的电磁波的比例? 。低温物体发出的是红外光， 炽热物体发出的是可见光，极高温物体发出的是紫外光。红外照相机拍摄的人的头部的热图 热的地方显白色，冷的地方显黑色鸟的羽毛的颜色是不是热辐射？18-1-1黑体辐射一、热辐射现象单色辐出度W/m3在单位时间内，从物体表面单位面积上所发射的波长在λ到λ+ dλ范围内的辐射能量与波长间隔的比值，称为单色辐出度。M 取决于T， λ ，物质种类和表面情况等。W/m2总辐出度单位时间内从物体表面单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为物体的辐出度。任一物体向周围发射辐射能的同时，也吸收周围物体发射的辐射能。单色吸收比 单色反射比 单色透射比 对于不透明物体:绝对黑体:能完全吸收照射到它上面的各种波长的光的物体.?=1 ?=0黑体是理想模型#1a1301001a下列物体哪个是绝对黑体黑色的物体不吸收任何光线的物体不反射可见光的物体不反射任何光线的物体A1A2BA3An把几个温度不同的物体B,A1,A2,?????An实验 放入与外界隔绝的真空封闭容器内T 各物体间互不接触。B是绝对黑体A1,A2,?????An不是绝对黑体经一段时间后，这些物体与容器达到共同温度T热平衡状态 —— 平衡热辐射若物体所吸收的能量等于在则物体的温度恒定。同一时间内辐射的能量，这种温度不变的热辐射称之为平衡热辐射。二、基尔霍夫辐射定律在同样温度下,各种不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比的比值都相等, 都等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度.这表明：1）黑体单色辐出度最大2）好的辐射体也是好的吸收体黑体的单色辐出度只与温度和波长有关而和材料及表面状态无关。利用黑体可撇开材料的具体性质来普遍地研究热辐射本身