量子物理基础new

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1、I.I.能量子概念的提出能量子概念的提出普朗克的能量子假说普朗克的能量子假说EnergequantumassumptionsI.I.能量子概念的提出能量子概念的提出普朗克的能量子假说普朗克的能量子假说一.基本概念1.热辐射(heatradiation)定义分子的热运动使物体辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,故称热辐射.基本性质温度↑X发射的能量↑X所辐射的电磁波的短波成分↑平衡热辐射物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量2.辐射出射度简称辐出度(radiantexitance)M（T）：单位时间内从物体表面单位面积上所辐射出来的各种波长电磁波能量的总和.3.单色辐出度M（T)—辐射能量

2、按波长的分布λ单位时间内从物体表面单位面积发出的波长在λ附近单位波长间隔内的电磁波的能量。∞M(T)=∫M(T)dλλ0M(T)和M(T)：既是温度的函数.也与物体的材料及λ发光表面性质有关.二.黑体和黑体辐射的基本规律黑体的单色辐出度按波长分布曲线MB（T）1.曲线下的面积与其温λ度的四次方成正比2单色辐出度的最大值随温度升高向短波方向移动.1700K15001K3001K100Kλ0123456(μm)（1）斯特藩（实验）——玻耳兹曼定律（理论）4-824M(T)=σTσ=5.67×10W/mK黑体的辐射出射度与其温度的四次方成正比（2）维恩位移律（热力学理论，后经实验证实）λmT=b

3、b=2.897756×10-3m·KcM()Tdν=MTd()λddν=−λνλ002λ三.普朗克的能量子假说和黑体辐射公式1.普朗克假说（1900）：辐射物质中具有带电的线性谐振子，它的能量是不连续的,只能是一个最小能量的整数倍，即：能量E=nhν其最小能量ε=hν。经典量子在辐射和吸收能量时，振子从这些状态中之一跃迁到其它的一个状态ε=hν叫做能量子h=6.6260755×10-34J·s-----普朗克常数（2002）太阳辐射本领的峰值在465nm处。将太阳视为黑体，太阳表面温度为————；单位面积上的辐射功率为————。λT=bT=6232Km4M=8.552×107W/m2M=σ

4、TII.II.光量子概念的提出光量子概念的提出爱因斯坦的光量子论爱因斯坦的光量子论一.光电效应的实验规律m1．光电效应PhotoelectriceffectAK光电效应：在电磁辐射下物质发射电子的OO现象。所发射的电子OOOO叫光电子。GV1887-1890年由赫兹-勒纳发现。2．实验装置BOO（1）截止电压存在：说明光电子必有动能。U=0时也有电流。只有im2加上反向电压-Ua最大动能的光电子也被遏止im1住到不了阳极A。12mv=eUma2由不同光强的两条曲线看出光电子的最大初动-Uca能与入射光强无关。（2）截止频率（红限波长）的存在：c当入射光频率v大于频率v0时，才会产生光λ0=

5、电效应。v0叫截止频率。称红限波长λ0ν0三.爱因斯坦的光量子论1.爱因斯坦光量子假设(1905)（1）一束光就是以光速运动的粒子流，这些粒子就是光量子（光子），每一个光子的能量ε=hν频率不同光子能量不同。（2）光的能流密度S=N⋅hν2.对光电效应的解释（一个束缚电子吸收一个光子能量守恒过程）1mv2=hν−A光电效应方程m21mv2=hν−Am212hA0截止频率mv=0ν−=m02Aν=0h12遏止电压ν>ν0hAν>mvm>0212mv=eUma2νλ=c（2003）光电效应能使某种金属产生光电效应的入射光最小频率为6.0×1014H，此种金属的电子逸出功为————。Z若金属表面

6、再施加U=3V反向电压，可激起光电流的入射光最小频率为————。E=hν−Ak−19A=hν=.398×10(J)eU=hν−AeU+A15ν==.132×10(H)Zh例（2004）一般人能看到的光，其波长从红光()7700Å到紫光()3500Å，它们相应的能量为()1.5到（3.5）电子伏特。8c−34310×1Ehh===××ν6.6210×电子伏特−−719λ4101.610××例1:当钠光灯的黄光(λ=5893Å)照射一光电池,为遏止所有电子达到阳极,需0.30V的负电压.如果用′λ=4000A的光照射此光电池,需多大的遏止电压?解:1mv2=hν−A1mv2eUhA==−νmm

7、a22ceU=−hAaλ'ceU=−hAa'λ'11eU()−=−Uhc()aa'λλ'hc11UU=−(−==).....1.30()Va'eλλ3.对光子的认识:光的波粒二象性光子的能量ε=hνhνh光子的动量p=mc==cλ光子的静止质量m0=02hν光子的质量mc=hνm=2c通过h把粒子性和波动性连在一起康普顿散射X射线在石墨上的散射(1923)X射晶体线谱仪φ石墨体X射线管散射光中除了和入射光波长λ相同的射线