大学物理量子力学详解.pptVIP

汞原子线光谱 0 4.9 9.8 14.7 100 200 300 IP U0 A V 夫琅克－赫兹 实验装置（1914） K G A 四. 对玻尔理论的评价： 成功地解释了原子的稳定性、大小及氢原子光谱的规律性;他提出的定态假设和能级跃迁决定谱线频率的假设,在现代量子力学理论中仍然是两个最重要的基本概念 玻尔理论的局限性 理论的功能方面：不能解释稍微复杂的问题 如:无法解释光谱线的精细结构及光谱线的强度 理论本身的和谐性方面：即要用到经典物理的基本定律（把电子看作是一经典粒子，推导中应用了牛顿定律，使用了轨道的概念 ），又须作出一些与经典物理格格不入的基本假设（角动量量子化的假设以及电子在稳定轨道上运动时不辐射电磁波）。 正是这些困难，迎来了物理学的大革命 例1：计算氢原子中的电子从量子数n的状态跃迁到量子数k n-1的状态时所发射的谱线的频率。试证明当n很大时，这个频率等于电子在量子数n的圆轨道上绕转的频率 解：谱线的频率 当n很大时 电子绕转频率 在量子数很大的情况下，量子理论得到与经典理论一致的结果，这是一个普遍原则，称为对应原理 例2.试计算激发氢原子所需要的最小能量 解： 例3:试计算氢原子中巴耳末系的最短波长和最长波长各是多少？ 解：最长波长应是n 3?n 2 跃迁的光子，即 最短波长应是n ??n 2 跃迁的光子，即 注意：先将单位全部换算成国际单位 例 4：在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子轰击处于基态的氢原子，使之激发，在自发辐射中，可能发射谱线的数目及所属的线系。 解： n 2 n 3 n 1 赖曼系 巴尔末系 德布罗意 1892-1960 ： 法国人，原来从事历史研究，受其兄影响，改学物理，1924年获博士学位，1929年获诺贝尔物理奖。1932年任巴黎大学物理教授，1933年被选为法国科学院院士。 第四节 粒子的波动性 * * 实验表明：一切物体是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。 单位时间、从物体表面单位面积上所辐射出的波长在?附近，单位波长间隔中的能量。 1. 热辐射的两个基本物理量 1 、单色辐出度 或单色辐射本领 第一节 黑体辐射 普朗克量子假设 量 子 物 理 基 础 一. 热辐射 绝对黑体辐射定律 单位时间、从物体表面单位面积上所辐射出的各种波长电磁波的总能量。 2、基尔霍夫辐射定律 1 绝对黑体 在任意温度下对投射到它上面的任何波长的电磁波全部吸收的物体. 可看成表面积为孔面积的绝对黑体 2 、辐射出射度 或总辐射本领 3. 绝对黑体的辐射定律 1 、斯忒藩 1879年 --玻耳兹曼定律 1884 年 2 基尔霍夫辐射定律 1860年 在同样的温度下,各种不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比之比都相等,就等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度 1700k 1500k 1300k 2 维恩位移定律（1893 年） 黑体 平行 光管 平行 光管 三棱镜 热电偶 透镜 4、热辐射规律的应用 光测高温,遥感,红外追踪 二.普朗克的能量子假说 1 、经典物理遇到的困难 只适于长波，有所谓的“紫外灾难” 瑞利-金斯 维恩理论值 实验 T 1646k ? 维恩根据经典热力学得出：（1893年） ? 瑞利和金斯用能量均分定理、电磁理论得出（1900年） 2 、普朗克能量子假说 * 辐射物体中的分子或原子可看成带电的线性谐振子，其能量只能取特定的分立值： 其中? h?为能量的最小单元，称为能量子。h 6.626?10-34焦耳?秒） *振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。 按玻耳兹曼的统计方法，从理论上推出： 实验 瑞利-琼斯 维恩理论值 T 1646k 瑞利-琼斯 普朗克能量子假说不仅圆满地解释了绝对黑体的辐射问题，还解释了固体的比热问题等等 . 它成为现代理论的重要组成部分。。 普朗克理论值 第二节 光的量子性 一、光电效应 爱因斯坦方程 U G K A 1. 爱因斯坦方程 光子学说 1 、爱因斯坦的光子学说 一个频率为 的光子具有能量 能流密度（即光强）： 光强不仅与单位时间、单位面积上接收的光子数 n 有关，还与频率有关。 2 、爱因斯坦光电效应方程 A 称为逸出功，只与金属性质有关。 第一定律： 保持入射光的频率不变 饱和光电流与入射光强度成正比。 遏止电压 （截止电压） Ua U I 0 频率不变时 IS Ua 光强强 光强弱 2.光电效应的实验规律 第二基本定律：光电子的初动能与入射光的频率呈线性关系；而与入射光的强度无关。 红限（或截止频率） 第三基本定律：当光照射某一给定金属时，无论光强如何，如果入射光的频率小于某一极限频率（红限），就不会产生光电效