物理课件第十一章 节 量子力学基础.pptVIP

11-4 氢原子的玻尔理论 * 一、氢原子光谱的规律性： 1.巴耳末发现氢原子可见光谱线规律： 其中：里德伯常量 第十一章 量子力学基础 * 11-3 波粒二象性 11-1 热辐射 11-2 光电效应 11-4 氢原子的玻尔理论 * 到十九世纪末期，物理学的经典理论已经基本完善了。 开尔文在一篇文章中也说：“在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只需要做一些零星的修补工作就行了”。 开尔文接着又指出：“但是在物理晴朗天空的远处，还有两朵小小令人不安的乌云”。 事实上还有第三朵小小的乌云，这就是放射性现象的发现，它有力地表明了原子不是构成物质的基本单元，原子也是可以分割的。 所有这些实验结果都是经典物理学无法解释的，它们使经典物理处于十分困难境地。 在二十世纪初期，建立起了近代物理的两大支柱------相对论和量子论。 量子力学是研究微观粒子运动规律的一种基础理论。 11-1 热辐射 * 一、黑体辐射定律 1. 热辐射 ①由于分子热运动导致物体辐射电磁波； ③温度不同时，辐射的波长分布不同； ②任何物体，在任何温度下都会发射电磁波； *热能转化为电磁能的过程 *热辐射谱是连续谱,温度? 发射的能量? 电磁波的短波成分? * ④任何物体，在任何温度下都要接受外界射来的电磁波。 ⑤平衡热辐射：加热一物体，物体的温度恒定时物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量。 * ——描写物体辐射本领的物理量 2、单色辐出度 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 　 　 　。 表示在一定温度 T 下，单位时间内从物体表面单位面积上波长在 ? 附近单位波长间隔内辐射出的能量。 描写物体在温度 T 时向外辐射能量本领的物理量。 从物体单位表面积上发射的各种波长辐射的总功率。 辐出度仅是温度的函数。 3、辐出度 表示在温度 T 时单位时间内、单位面积整个波长范围内的辐射出能量。 * 实验中将开有小孔的空腔视为黑体，使其恒温，测量从小孔中辐射出来的各种波长范围的单色辐出度与波长之间的关系。 实验装置 黑体的辐射分布 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。 2）随着温度的升高，黑体的单色辐出度迅速增大，并且曲线的极大值逐渐向短波方向移动。 6.黑体辐射实验规律： * 其中：斯忒藩 -玻耳兹曼常量 ①斯忒藩 -玻耳兹曼定律： 黑体在单位时间内的单位面积发射的总能量与热力学温度的四次方成正比。 黑体辐射的能量分布曲线 含义：对于黑体，温度越高，辐出度越大且随T增高而迅速增大。 * *遥感和红外追踪； 高温比色测温仪； 估算天体表面温度; 热像仪、无接触体温测量仪。 ②维恩位移定律 其中： 维恩位移公式表示了黑体单色辐出度最大值相对对应的波长与温度的关系。 含义：随着温度的升高，单色辐出度的峰值向短波方向移动。 * 运动时各部分温度分布 若测得太阳辐射 试估算太阳表面温度 二、普朗克的能量子假设 1.经典物理学遇到的困难： 维恩根据经典热力学得出一个半经验公式：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—琼斯公式在长波部分与实验结果吻合，但在紫外区的单色辐出度为无穷大。 1900年德国物理学家普朗克在维恩位移公式和瑞利--金斯公式之间用内插法建立一个普遍公式。 维恩理论值 实验 T=1646k 瑞利-琼斯 * 2.普朗克的能量子假设: *黑体辐射公式: 其中普朗克常量： *带电谐振子所具有的能量值不是任意的，而是一个最小单位的整数倍，这个最小的能量单位称为量子，它的能量E与频率h?成正比。即：谐振子能量的交换只能以量子为单位进行。 11-2 光电效应 * 一、光电效应的实验规律： 1.光电效应现象：金属表面受到适当频率的光照射而释放出电子。 V G K A 石英 入射光 S ①临界频率（红限频率）: 发生光电效应，不同金属截止频率不同 无论光强多大，都没有光电子产生 * ②光电子离开金属的初速度取决于入射频率，与光强无关，频率越高，初速度越大。 ③发生光电效应现象时即光电流的大小（单位时间内从金属表面放出的光电子数目）与照射光的强度成正比。 ④光电效应具有瞬时性，弛豫时间为零。 2.经典理论的矛盾： 二、爱因斯坦的光子假设 * 1.光子说：光是由能量为h?的光子组成的粒子流，光强决定于单位