51_1能量子康普顿散射.pptVIP

* * 第五部分 量子物理 前言 从经典物理到近代物理概述 ? 提纲 §1 热辐射 普朗克能量子假说 ? 热辐射 ??斯忒藩Stefan)?-玻耳兹曼定律 ??维恩位移定律 ? 绝对黑体的热辐射规律 ? 经典物理遇到的困难 ? 普朗克能量子假说 §2 光电效应 爱因斯坦的光量子 ? 光电效应的实验规律及经典理论的困难 ? 爱因斯坦的光子学说 ??光子的能量、动量和质量 作业:1-2, 1-3, 1-4 第一章 能量量子化 波粒两象性 玻尔理论 ? 实验事实 §3 康普顿效应 ? 光子学说对康普顿散射的解释 前言 从经典物理到近代物理概述 ? 物理学的分支及近年来发展的总趋势 物理学 经典物理 近代物理 力学 热学 电磁学 光学 相对论 量子论 非线性 时间 t 关 键 概 念 的 发 展 力学 电磁学 热学 相对论 量子论 1600 1700 1800 1900 物理学发展的总趋向： * 学科之间的大综合。 * 相互渗透结合成边缘学科。 如：生物物理、生物化学、物理化学、量子化学、量子电子学、量子统计力学、固体量子论等。 19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上，英国著名物理学家W．汤姆生（即开尔文男爵）发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。同时，他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，”“第一朵乌云出现在光的波动理论上，”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。” 迈克耳孙－莫雷（ M —M ）实验“零结果” 热辐射“紫外灾难”。 1900年，Kelvin在新年的祝词中把此称为是 这些矛盾迫使人们跳出传统的物理学框架， 去寻找新的解决途径。 晴朗的物理学天空中出现的两朵乌云。 M－M实验 ? 相对论 黑体辐射 ? 量子论 ▲ 相对论 1905 狭义相对论 1916 广义相对论 —— 引力、天体 ▲ 量子力学 ◆旧量子论的形成： 1900 Planck 振子能量量子化 1905 Einstein 电磁辐射能量量子化 1913 N.Bohr 原子能量量子化 近代物理（20世纪）包括： 人类跨入新的世纪的时候，物理学也开始了 新的纪元——从经典物理走向了近代物理。 1923 de Broglie 电子具有波动性 1926 ? 27 Davisson， G.P.Thomson 电子衍射实验 1925 Heisenberg 矩阵力学 1926 Schroedinger 波动方程 1928 Dirac 相对论波动方程 ◆ 量子力学的建立： 量子力学 ? 原子、分子、原子核、固体 量子电动力学（QED）? 电磁场 量子场论 ? 原子核和粒子 ◆ 量子力学的进一步发展： “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）、广义相对论（1916）和量子力学（1925）。” 正如杨振宁所说（1979）： ——《爱因斯坦对理论物理学的影响》 ? 从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出 ?? 光电效应 康普顿效应。 ?? 黑体辐射问题，即所谓“紫外灾难”。 ?? 原子的稳定性和大小。 §1 热辐射 普朗克能量子假说 实验表明：一切物体都以电磁波的形式向外辐射能量。 辐射的能量与温度有关，称之为热辐射。 辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。 单色辐出度 单位时间、单位表面积上在单位波长间隔中所辐射出的的能量。 辐射出射度 单位时间、单位表面积上所辐射出的各种波长电磁波的能量。 吸收比 反射比 ? 绝对黑体的热辐射规律 对于任意温度、或波长， 绝对黑体的吸收比都恒为1 用不透明材料制成一空心容器， 壁上开一小孔，可看成绝对黑体 对于非透明物体 基尔霍夫定律 这一普适函数就是绝对黑体的单色辐出度M0(?,T) 绝对黑体的辐射出射度 在热平衡下，任何物体的单色辐出度 与吸收比之比，是个普适函数。 ?? 斯忒藩(Stefan)?-玻耳兹曼定律(实验规律一) ??维恩位移定律(实验规律二) 实验发现：当绝对黑体的 温度升高时，单色辐出度 最大值?m 向短波方向移动。 1700k 1500k 130