大学物理A1量子1.ppt

1、第23章 量子物理基础,N.玻尔、M.玻恩、 W.L.布拉格、L.V.德布罗意、A.H.康普顿、M.居里、P.A.M 狄喇克、A.爱因斯坦、W.K.海森堡、 郞之万、W.泡利、普朗克、薛定谔 等,第五次索尔维会议与会者合影(1927年),热辐射 : 由温度决定的物体的电磁辐射。,一. 热辐射,23.1 热辐射 普朗克能量子假设,头部热辐射像,1、特点：,物体辐射电磁波的同时，也吸收电磁波；,辐射和吸收达到平衡时，物体的温度不再变化，此时物体的热辐射称为平衡热辐射。,物体辐射本领越大，其吸收本领也越大。,吸收,辐射,2、单色辐射出射度（单色辐出度）：,一定温度 T 下，物体单位面元在单位时间内发

2、射的波长在 +d 内的辐射能 dM 与波长间隔 d 的比值。,一定温度T下， 随波长变化；,当温度升高时， 也随之增大；, 与物体材料及表面状况等也有关。,物体 (温度T ) 单位表面积在单位时间内发射的辐射能。,3、辐出度：,物体热辐射,二. 黑体辐射,能够全部吸收各种波长的辐射且不反射和透射的物体。,1、绝对黑体(黑体)：,在相同温度下，黑体吸收本领最大，热辐射本领也最强；,黑体的单色辐出度 只与 和 有关，与材料无关。,黑体模型,1）斯特藩玻耳兹曼定律,辐出度与 T 4 成正比.,2）维恩位移定律,峰值波长 m 与温度 T 成反比,2、黑体辐射定律,辐射能随绝对温度的升高迅速升高。,辐出

3、度,太阳不是黑体，所以按黑体计算出的 Ts 低于太阳的实际温度；M B (T) 高于实际辐出度。,说明,电磁波,四.普朗克能量子假设,若谐振子频率为 v ，则其能量是 hv , 2hv, 3hv , , nhv , ,首次提出微观粒子的能量是量子化的，打破了经典物理学中能量连续的观念。,腔壁上的原子,能 量,与腔内电磁场交换能量时，谐振子能量的变化是 hv 的整数倍.,说明,23.2 光电效应 爱因斯坦光子假说,一. 光电效应,光照射到金属表面时，有电子从金属表面逸出的现象。,光电子：逸出的电子。,光电子由K飞向A，回路中形成光电流。,饱 和 电 流,实验规律：,1、饱和电流：,2、遏止电压：

4、,单位时间内从阴极逸出的光电子数与入射光的强度成正比。,和 成线性关系,对于给定的金属，当照射光频率小于金属的红限频率，则无论光的强度如何，都不会产生光电效应。,3、光电效应瞬时响应性质,实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光 电子出现只需要10-9 s的时间。,二. 经典物理与实验规律的矛盾,电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与 光强 I 有关) 逸出，不应存在红限 0 。,当光强很小时，电子要逸出，必须经较长时间的能量积累。,只有光的频率 0 时，电子才会逸出。,逸出光电子的多少取决于光强 I 。,光电子即时发射，滞后时间不超过 109 秒。,总结,光电子最大初动能和光频率

5、 成线性关系。,光电子最大初动能取决于光强，和光的频率 无关。,1、光是以光速 c 运动的微粒流，称为光量子（光子）,三. 爱因斯坦光子假说 光电效应方程,2、光子的能量：,3、金属中的自由电子吸收一个光子能量h，若大于电子从金属表面逸出所需的逸出功A ，电子就可以逸出。,爱因斯坦光电效应方程,密立根：,1）红限由该种金属的逸出功决定，光电子最大初动能和光频率 成线性关系；,2）电子吸收一个光子即可逸出，不需要长时间的能量积累；,3）光强由单位时间到达单位垂直面积的光子数为N决定， I = Nh I 越强 , 光子数越多, 则逸出的光电子越多。,光子动量,四. 光的波粒二象性,光子能量,光子质