[2017年整理]第19章从经典物理学到量子力学1.pptVIP

大学物理学; 前面介绍的牛顿力学、电磁学和光学等都属于经典物理学，它研究的是宏观、低速领域中的物理现象。 经典物理学发展到19世纪末已达到相当完美的地步，只不过“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的令人不安的乌云”(开尔文，1900年在送别旧世纪而作的题为《19世纪热和光的动力理论上空的乌云》报告)，这两朵乌云是指当时物理学理论还无法完善解释的两个实验现象，一是热辐射实验，另一是迈克耳孙──莫雷实验。恰恰是这两朵小小的乌云，使经典物理学的局限性开始暴露，并酝酿着物理学发展中一场惊心动魄的伟大革命风暴。 1900年普朗克的量子理论和1905年爱因斯坦相对论的诞生，标志着物理学从经典物理学发展到了近代物理学，它的研究也进入了微观范畴和高速领域。;从经典物理学怎样发展到量子力学； 量子力学描述粒子行为的一个重要概念──波函数，及其波函数所遵循的规律──薛定谔方程。;第十九章; 物理学的分支及近年来发展的总趋势; 近年来的发展;物理学发展的总趋向;§19-1 黑体辐射 普朗克能量子假说;2、与热辐射有关的物理量;吸收比和反射比 在温度为T时，物体吸收和反射波长在 ? 到 ?+d? 范围内的电磁波能量，与相应波长的入射电磁波能量之比，分别称为物体的单色吸收比 ? (?,T )和单色反射比 ? (?,T)。 对于不透明的物体，有 ;如果一个物体是良好的吸收体,则它必定也是一个良好的辐射体。 2、黑体 定义：如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，?0(?,T )=1，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。 说明：(1)黑体是个理想化的模型。 (2)对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;三、黑体辐射的基本规律;;四、普朗克假说 普朗克黑体辐射公式; 为了解决上述困难，普朗克利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利-金斯公式衔接起来，提出了一个新的经验公式：;2、普朗克假说; 普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化的旧观点，提出了能量子???─物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。; 宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，也称为微波背景辐射。20世纪60年代初，美国科学家彭齐亚斯和威尔逊为了改进卫星通讯，建立了高灵敏度的号角式接收天线系统。1964年，他们用它测量银晕气体射电强度。为了降低噪音，他们甚至清除了天线上的鸟粪，但依然有消除不掉的背景噪声。他们认为，这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5Ｋ。1965年，他们又订正为3Ｋ，并将这一发现公诸于世，为此获1978年诺贝尔物理学奖金。 　　微波背景辐射的最重要特征是具有黑体辐射谱，在0.3厘米－75厘米波段，可以在地面上直接测到；在大于100厘米的射电波段，银河系本身的超高频辐射掩盖了来自河外空间的辐射，因而不能直接测到；在小于0.3厘米波段，由于地球大气辐射的干扰，要依靠气球、火箭或卫星等空间探测手段才能测到。从0.054厘米直到数十厘米波段内的测量表明，背景辐射是温度近于2.7Ｋ的黑体辐射，习惯称为3Ｋ背景辐射。黑体谱现象表明，微波背景辐射是极大的时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用，才能形成黑体谱。由于现今宇宙空间的物质密度极低，辐射与物质的相互作用极小，所以，我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前。微波背景辐射应具有比遥远星系和射电源所能提供的更为古老的信息。微波背景辐射的另一特征是具有极高度的各向同性。这有两方面的含义：首先是小尺度上的各向同性。在小到几十弧分的范围内，辐射强度的起伏小于0.2－0.3％；其次是大尺度上的各向同性。沿天球各个不同方向，辐射强度的涨落小于0.3％。各向同性说明，在各个不同方向上，在各个相距非常遥远的天区之间，应当存在过相互的联系。 除微波波段外，在从射电到伽玛射线辐射的各个波长上，大都进行过背景辐射探测，结果是微波波段的辐射最强，其强度超过其它所有波段的背景辐射的总和。微波背景辐射的发现被认为是二十世纪天文学的一项重大成就。 　　早在四十年代，伽莫夫、阿尔菲和海尔曼根据当时已知的氦丰度和哈勃常数等资料。发展了热大爆炸学说，并预言宇宙间充满具有黑体谱