[理学]量子力学基础1.ppt

例题 光电效应实验，已知阴极材料的逸出功A， 照射光的频率? ?o ， 求：1）红限 ?o；2）遏止电压Ua 。 解 : 1）由爱因斯坦方程 （2） 爱因斯坦光电效应方程 图中所示为一次光电效应实验中得到的曲线。 （1）求证，对不同材料的金属，AB线的斜率相同 （2）由图上数据求出普朗克常数h 。 例题 ?(1014Hz) Ua(V) 5.0 10.0 0.0 1.0 2.0 A B 解:（1） =常数 （2）由曲线可知： 光电效应的应用 1）光电管 利用饱和电流和照射光强的线性关系，实现光信号和电信号之间的转换。 2）光电倍增管 光电倍增管可使光电阴极发出的光电子数增至104～108倍，在探测弱光方面得到广泛的应用。 3）光电成像器件 光电导摄像管等，可以将辐射图像转换成或增强为可观察、记录、传输、存储和进行处理的图像，广泛应用于天文学、空间科学、X射线放射学、高速摄影、电视和夜视等领域。 4）光敏电阻 能显著改变半导体的导电性能。 * 绪言:早期量子论的发展 19世纪后期, 经典物理学以经典力学、电磁场理论和经典统计力学为主要支柱， 达到了完整、系统和成熟的阶段。 19世纪末，物理学一系列新发现，表现出与经典物理理论的尖锐矛盾－－经典物理学体系面临一场新的危机！ 第十三章 量子力学基础I 1899年开尔文在欧洲科学家新年聚会的贺词中说： 物理学晴朗的天空上， 飘着几朵令人不安的乌云 黑体辐射 迈克尔逊 —莫雷实验 光电效应 氢原子光谱 康普顿效应 量子力学 狭义相对论 一 热辐射 §13-1 热辐射 普朗克量子假说 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。 固体在温度升高时颜色的变化 1400 K 800 K 1000 K 1200 K 1. 热辐射现象 辐射能 2 平衡热辐射 3 描述热辐射的物理量 1）单色辐出度 M? 单位时间内，从物体表面单位面积上辐射出的单位波长间隔内的能量 物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时物体温度恒定不变。 辐射能 辐射能 2）辐出度 M(T ) 单位时间内，从物体表面单位面积上发出的所有波长的电磁波的总能量 实验表明在相同的温度下，物体不同，颜色不同的表面，总辐射出射度是不同的，辐射本领大的物体，吸收本领也大。 3）单色吸收比 和单色反射比 对不透明物体： 能完全吸收各种波长电磁波而无反射和透射的物体 二 绝对黑体和黑体辐射的基本规律 1 绝对黑体 白天从远处看建筑物的窗口。 金属冶炼炉上的小孔。 实例 黑体模型：不透明材料制成的小孔空腔。 2 基尔霍夫定律 在平衡辐射的条件下，物体的单色辐出度和单色吸收系数之比是一个与温度和频率有关的普适量，而该普适量就是绝对黑体的单色辐出度。 3. 黑体辐射的实验规律 1). 黑体辐出度的实验测定： 测定黑体辐出度的实验简图 P L2 B2 A L1 B1 C A为黑体 B1、P、B2为分光系统 C为热电偶 1700K 1500K 1300K 1100K 0 1 2 3 4 5 绝对黑体的辐出度按波长分布曲线 2).实验曲线 黑体的单色辐出度M?0(T)在温度一定时随波长?的变化实验规律 3). 实验定律 M?0(T) l 2200K 2000K 1800K 1600K 维恩位移律 T ?m = b b = 2.897756×10-3 m·K 斯特藩-玻耳兹曼定律 M(T )=?T 4 ? = 5.67?10 -8 W/m2K4 ?m 每一曲线下的面积等于黑体在一定温度下的总辐出度 每一曲线上， 有一峰值－－峰值波长 T?, 向短波方向移动。 热辐射规律的应用 测高温、遥感、红外追踪。 测太阳及恒星表面的温度： 太阳光谱 ? 490nm, T= 5900k 地球表面（300k), ? 10 ? m, 大气吸收极少，故可应用红外遥感技术，通过卫星进行地球资源、地质勘探。 T ?m = b b = 2.897756×10-3 m·K 三 普朗克量子假说 与实验结果惊人地符合 普朗克常数：h = 6.6260755×10-34 J·s 2 瑞利—金斯公式 (1900-1905) 1