大学物理课件量子物理-1.pptVIP

* 第十九章 量子物理 19 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 * 量子概念是 1900 年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到 20 世纪 30 年代，就建立了一套完整的量子力学理论. 量子力学 宏观领域 经典力学 现代物理的理论基础 量子力学相 对 论 量子力学 微观世界的理论 起源于对波粒二相性的认识 量子物理发展简介 实验表明 辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强. （4）物体：灰体、黑体 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体 .（黑体是理想模型） 灰体 黑体 黑体 黑体辐射 会聚透镜 空腔 小孔 平行光管 棱镜 热电偶 测量黑体辐射出射度实验装置 （1）热辐射 实验证明不同温度下物体能发出 不同的电磁波，这种能量按频率的分布随温度而不同 的电磁辐射叫做热辐射. （2）单色辐射出射度 单位时间内从物体单位表面积发出的频率在 附近单位频率区间（或波长在 附近单位波长区间）的电磁波的能量 . 单色辐射出射度 单位： 单色辐射出射度 单位： （3）辐射出射度 （辐出度） 单位时间，单位 面积上所辐射出的各 种频率（或各种波长） 的电磁波的能量总和. 0 2 4 6 8 10 12 钨丝和太阳的单色辐出度曲线 2 12 10 4 6 8 太阳 可见光区 钨丝（5800K） 太阳 （5800K） 钨丝 0 1000 2000 1.0 0.5 二 斯特藩 — 玻尔兹曼定律 维恩位移定律 可见光区 3000K 6000K （1）斯特藩—玻尔兹曼定律 斯特藩—玻尔兹曼常量 （2）维恩位移定律 常量 峰值波长 例1 （1）温度为室温 的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体单色辐出度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内，其温度应为多少？（3）以上两辐出度之比为多少？ 解 （2）取 （1）由维恩位移定律 （3）由斯特藩—玻尔兹曼定律 例2 太阳的单色辐出度的峰值波长 ， 试由此估算太阳表面的温度. 解 由维恩位移定律 对宇宙中其他发光星体的表面温度也可用 这种方法进行推测 0 1 2 3 6 1 2 3 4 5 瑞利 - 金斯公式 实验曲线 * * * * * * * * * * * * * * * * 三 黑体辐射的瑞利—金斯公式 经典物理的困难 瑞利 - 金斯公式 紫外灾难 四 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式（1900 年） 普朗克常量 能量子 为单元来吸收或发射能量. 普朗克认为：金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子，它吸收或者发射电磁辐射能量时，不是过去经典物理认为的那样可以连续的吸收或发射能量，而是以与振子的频率成正比的 普朗克黑体辐射公式 空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为 0 1 2 3 6 瑞利 - 金斯公式 1 2 3 4 5 普朗克公式的理论曲线 实验值 * * * * * * * * * * * * * * * * 例3 设有一音叉尖端的质量为0.050kg ，将其频率调到 ，振幅 . 求 （2）当量子数由 增加到 时，振幅的变化是多少？ （1）尖端振动的量子数； 解（1） 基元能量 （2） 在宏观范围内，能量量子化的效应是极不明显的，即宏观物体的能量完全可视作是连续的. 一 光电效应实验的规律 V A （1）实验装置 光照射至金属表面, 电子从金属表面逸出, 称其为光电子. （2）实验规律 截止频率（红限） 几种纯金属的截止频率 仅当 才发生光电效应，截止频率与材料有关与光强无关 . 金属 截止频率 4.545 5.50 8.065 11.53 铯 钠 锌 铱 铂 19.29 光电效应 爱因斯坦光电效应方程 电流饱和值 遏止电压 瞬时性 遏止电势差与入射光频率具有线性关系. 当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸出 （光强） 遏止电压