光子能量为h.PPT

* 第五册 第一章 量子物理基础 近代物理（20世纪） ? 相对论 1905 狭义相对论 1916 广义相对论 — 引力、天体 ? 量子力学 A 旧量子论的形成（冲破经典—量子假说） 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 B、量子力学的建立（崭新概念） 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 注意： 1) 自觉摆脱经典的束缚 注重实验事实 2) 处理好形象与抽象的关系 新理论是在原有的理论基础上发展起来的 所以 在极限情况下可以回到原有的理论 但 量子范围内的很多概念找不到经典的对应 是一个全新的领域 人们认识自然的过程决定的 第一章 §1-1黑体辐射 并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布与温度有关。 一、热辐射 1.热辐射现象 物体既会向外辐射能量，也会吸收外界的辐射能量。 当物体的温度不随时间改变称为热平衡。辐射和吸收的能量恰相等时称为平衡热辐射 各种物体在任何温度下都要向外辐射各种波长的电磁波，这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。 （1）单色辐出度 2.基尔霍夫定律 1.几个概念 如果从物体单位表面上发射的、波长在 ? 到?＋d?之间的辐射功率为 ,则 与d?之比称为单色辐出度。 　是温度Ｔ和波长?的函数，常写成　　　　。 它描述了物体热辐射的能量按不同波长分布的情况。 或按频率定义 单位时间内从物体单位表面向前方半球发出的频率在? 附近单位频率间隔内的电磁波的能量 （单位时间内） T 单位面积 从物体单位表面积上发射的各种波长辐射的总功率。描写物体在温度 T 时向外辐射能量本领的物理量。 辐出度仅是温度的函数。 （２）总辐出度 M(T) （３）吸收比 当物体表面受到辐射时，被物体吸收的能量与入射能量之比称为吸收比。 波长在从? 到?＋d?间隔范围内的吸收比称为单色吸收比。用　　　表示。　　 在热平衡下，任何物体的单色辐出度与单色吸收比的比值与物体的性质无关，对于所有物体，这个比值是波长和温度的普适函数。 ２.基尔霍夫定律 1859年 基尔霍夫证明： 平衡态时 黑体辐射只依赖于物体的温度 与构成黑体的材料 形状无关 基尔霍夫定律 ３.黑体辐射 1. 绝对黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体。 　根据基尔霍夫定律，黑体既是完全的吸收体，也是理想的发射体。 对于任意温度或波长，绝对黑体的吸收比都恒为1。 可把一个开小孔的不透光空腔看成黑体。 由空腔辐射体的单色辐出度与波长的能谱曲线可知： 1）每一条曲线都有一个极大值,对应的波长为λm。 2）随着温度的升高，黑体的总辐出度迅速增大，并且曲线的极大值点逐渐向短波方向移动。 ? 维恩根据经典热力学得出一个经验公式：维恩公式 维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行。 ?? 瑞利和琼斯用能量均分定理和电磁理论得出瑞利—琼斯公式： 瑞利-琼斯 维恩理论值 瑞利—琼斯公式在长波部分与实验结果比较吻合。但在紫外区竟算得单色辐出度为无穷大—所谓的“紫外灾难”。 利用经典理论无法解释黑体辐射现象。正如1900年开耳文指出的晴朗的物理学理论大厦上空，飞来“两朵乌云”之一，它动摇了经典物理的基础。 实验 T=1646k 1900年德国物理学家普朗克在维恩位移定律和瑞利--金斯公式之间用内插法建立一个普遍公式： 式中：k为玻尔兹曼常数， h称为普朗克常数。 普朗克公式 这个公式与实验结果完全符合。 写成波长形式： 实验 维恩理论值 T=1646k 瑞利-琼斯 普朗克理论值 ①.金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子。这些振子可以吸收或辐射能量。 ②.空腔壁上带电谐振子所吸收或发射的能量只能是 h? 的整数倍。 普朗克常数 h=6.626×10－34JS * 振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量 * 存在着能量的最基本单元（能量子?=h?); 为了能够从理论上推导出这个公式，普朗克提出了一个与经典物理学概念截然不同的“能量子”假设： 二、普朗克的能量子假设 普朗克由于提出能量子