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文档简介
.,1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:,也就是说:物理学已经没有什么新东西了,后一辈只要把做过的实验再做一做,在实验数据的小数点后面在加几位罢了!,但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家,就在上面提到的文章中他还讲到:,.,这两朵乌云是指什么呢?,一朵与黑体辐射有关,另一朵与迈克尔逊实验有关。,然而,事隔不到一年(1900年底),就从第一朵乌云中降生了量子论,紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇,物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村,.,能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射,折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体,1.黑体辐射实验规律,不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。,黑体模型,研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。,.,实验结果,.,黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。,.,2.能量子假说:辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子,这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态中,谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量(称为能量子)的整数倍,即:,1,2,3,.n.n为正整数,称为量子数。,对于频率为的谐振子最小能量为,能量,量子,经典,.,普朗克的能量子假说和黑体辐射公式,黑体辐射公式1900.10.19普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式,M.Planck德国人18581947,.,(m),1235689,4,7,普朗克,实验值,.,当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为光电效应。逸出的电子称为光电子。,1.什么是光电效应,.,石英窗,光线经石英窗照在阴极上,便有电子逸出-光电子。,光电子在电场作用下形成光电流。,2.光电效应的实验规律,1.光电效应实验,.,将换向开关反接,电场反向,则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。,当K、A间加反向电压,光电子克服电场力作功,当电压达到某一值Uc时,光电流恰为0。Uc称遏止电压。,遏止电压,.,I,Uc,O,U,光强较弱,光电效应伏安特性曲线,光电效应实验装置,遏止电压,光电效应的实验规律,.,I,I,s,U,a,O,U,光强较强,光强较弱,光电效应伏安特性曲线,光电效应实验装置,遏止电压,饱和电流,光电效应的实验规律,.,2.光电效应实验规律,.光电流与光强的关系,饱和光电流强度与入射光强度成正比。,.截止频率c-极限频率,对于每种金属材料,都相应的有一确定的截止频率c。,当入射光频率c时,电子才能逸出金属表面;,当入射光频率c时,无论光强多大也无电子逸出金属表面。,光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间10-9s。,.,3.爱因斯坦的光量子假设,1.内容,光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现,而且在空间传播时也是如此。也就是说,频率为的光是由大量能量为=h光子组成的粒子流,这些光子沿光的传播方向以光速c运动。,在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量,一部分消耗在电子逸出功A,另一部分变为光电子逸出后的动能Ek。由能量守恒可得出:,2.爱因斯坦光电效应方程,.,1923年,德布罗意最早想到了这个问题,并且大胆地设想,对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。,1.物质波的引入,光具有粒子性,又具有波动性。,光子能量和动量为,上面两式左边是描写粒子性的E、P;右边是描写波动性的、。将光的粒子性与波动性联系起来。,实物粒子:静止质量不为零的那些微观粒子。,一切实物粒子都有具有波粒二象性。,.,实物粒子的波粒二象性的意思是:微观粒子既表现出粒子的特性,又表现出波动的特性。,实物粒子的波称为德布罗意波或物质波,物质波的波长称为德布罗意波长。,2.德布罗意关系式,德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用到实物粒子,,动量为P的粒子波长:,德布罗意公式,德布罗意是第一个由于博士论文(提出的物质波的假设)获得了诺贝尔奖。,.,经典力学中,物体初始位置、动量以及粒子所在力场的性质确定后,物体以后的运动位置就可确定。但对微观粒子,因具有的波动性,其坐标和动量不能同时确定。我们不能用经典的方法来描述它的粒子性。,严格的理论给出的不确定性关系为:,首先由海森堡给出(1927)海森堡不确定性关系(海森堡测不准关系),.,它的物理意义是,微观粒子不可能同时具有确定的位置和
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