光的量子性与激光[1.ppt

1895年，伦琴发现X射线。 1896年，贝克勒尔发现放射性，塞曼发现磁场使光谱 线分裂。 1897年，J.J.汤姆生发现电子。 1898年，卢瑟福发现α、β射线，居里夫妇发现放射 性元素钋和镭。 1899~1900，卢梅尔和鲁本斯等人热辐射能量分布曲线 偏离维恩分布律。 1900年，维拉德发现γ射线。 1901年，考夫曼发现电子的质量随速度增加。 第五篇 量子物理基础 1902年，勒纳德发现光电效应基本规律， 里查森发现热电子发射规律。 1903年，卢瑟福和索迪发现放射性元素的蜕变规律。 普朗克能量量子化假说 爱因斯坦光子假说 康普顿效应 玻尔的氢原子理论 早期量子论 德布罗意实物粒子波粒二象性 薛定谔方程 波恩的物质波统计解释 海森伯的不确定关系 量子力学 狄拉克把量子力学与狭义相对论相结合 相对论量子力学 物体在任何温度下都向外辐射电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。物体向四周所发出能量称为辐射能。 热辐射 14-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 平衡热辐射 物体具有稳定温度 发射电磁辐射能量 吸收电磁辐射能量 相等 一、 黑体、黑体辐射 １、热辐射现象 单色辐出度 单位时间内,从物体表面单位面积上发出的，波长在λ附近单位波长间隔内的辐射能. 单位时间物体单位表面积发射的各种波长的总辐射能 辐射出射度(辐出度) 吸收系数与反射系数 物体吸收的辐射能与入射到物体上的总能量的比值，称为该物体的吸收系数；而反射的辐射能与入射到物体上的总能量的比值，称为该物体的反射系数。 对于不透明物体 单色吸收系数与反射系数 如果一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射，这种物体称为黑体。 2、基尔霍夫定律 同温下，一切物体对任一波长的单色幅出度与单色吸收系数的比值相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度。 ——基尔霍夫定律 实例 ? 如远处不点灯的建筑物 黑体模型 1895年，德国物理学家维恩和卢默尔指出：由不透射任何辐射的器壁围住的带有一个小孔的空腔，其辐射性能等同于黑体，从而为研究黑体辐射提供了重要手段。 3、黑体辐射实验规律 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1100K 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1300K 1100K 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1500K 1300K 1100K 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1700K 1500K 1300K 1100K 实验结果: ①热辐射是连续的, 二、 斯忒藩（Stefan)——玻尔兹曼定律 维恩（Wien)位移定律 每条曲线下的面积等于绝对黑体在一定温度下 的辐射出射度 1 、斯忒藩（Stefan)——玻尔兹曼定律 维恩位移定律: 维恩位移定律指出：当绝对黑体的温度升高 时，单色辐出度最大值向短波方向移动。 2 、 维恩（Wien)位移定律 例 假设太阳表面的特性和黑体等效，测得太阳 表面单色辐出度的最大值所对应的波长为465nm。 试估计太阳表面的温度和单位面积上的辐射功率。 解： 三 、普朗克的量子假说 普朗克公式 瑞利(Rayleigh)--金斯(Jeans)经验公式 维恩(Wien)经验公式 1.经典理论的困难 o λ(μm) 1 2 3 5 6 8 9 4 7 实验值 o λ(μm) 1 2 3 5 6 8 9 4 7 实验值 维恩 o λ(μm) 1 2 3 5 6 8 9 4 7 实验值 瑞利--金斯 o λ(μm) 1 2 3 5 6 8 9 4 7 实验值 维恩 瑞利--金斯 2、普朗克量子假说 这一公式称为普朗克公式,它和实验符合得很好。 c ——光速 k ——玻尔兹曼恒量 e ——自然对数的底 h