1波粒二象性.ppt

《1波粒二象性.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、量子物理——关于微观粒子基本性质与运动规律的理论一、波粒二象性二、薛定谔方程三、原子中的电子四、激光*五、固体中的电子基本要求：了解光和粒子波粒二象性的概念，掌握德布罗意关系、不确定关系及其含义，理解物质波波函数的物理意义以及低速粒子波函数服从的物理定律（薛定谔方程），理解薛定谔方程用于求解简单势场及原子结构过程的方法特点和重要结论，了解激光的产生原理及应用。QuantumPhysics第1章波粒二象性§1黑体辐射和普朗克的能量子假说一、热辐射(ThermalRadiation)现象与相关概念——由于分子的热运动导致物体辐射电

2、磁波。基本现象：温度电磁波的短波成分发射的能量1、辐射出射度（辐出度，RadiantExcitance）单位时间内从物体单位表面发出的频率在ν附近单位频率间隔内的电磁波的能量。单色辐出度Mν（MonochromaticRadiantExcitance）——辐射能量按频率的分布平衡热辐射:当物体辐射的能量与同一时间所吸收的能量相等时，温度不变。总辐出度M（T）设单位时间从物体单位表面辐射的对应频率范围的能量为：则单色辐出度为：对应所有频率范围的辐射功率2、单色吸收比（MonochromaticAbsorptance）在频率

3、范围中所吸收的能量与入射能量之比若——称为黑体（BlackBody）绝对黑体3、基尔霍夫热辐射定律1860年，基尔霍夫（Kirchoff）用热力学理论证明：——黑体的单色辐出度对于任何物体(包括黑体)，当达到辐射平衡时，其单色辐出度与单色吸收比总是成正比，故有：物体的辐射本领总与吸收本领成正比。绝对黑体的单色辐出度的研究具有重要的理论指导意义。二、黑体辐射的实验定律黑体的单色辐出度最大，且只与温度有关而和材料及表面状态无关。维恩设计的黑体：实验装置：维恩位移律实验定律M(T)=T4=5.6710-8Wm-2K-4“光测高

4、温学”斯特藩-玻耳兹曼定律1700Kνoνm1500K1100K实验结果的理论解释与经典物理学遇到的困难维恩公式（1896年）：瑞利-金斯公式（1900年6月）：——“紫外灾难”UltravioletCatastrophe维恩线瑞利-金斯线νo实验曲线用热力学理论和麦克斯韦分布律导出用经典电磁学理论和能均分定理导出三、普朗克的能量子假说和黑体辐射公式1.普朗克(MaxPlank)假定（1900年12月）h=6.6260755×10-34Js2.普朗克公式经典能量=h在全波段与实验结果惊人符合。经典理论认为：物体发射特定波长

5、或频率的电磁波是由于物体内存在具有该种固有频率的“谐振子”。物体以“能量子（QuantaofEnergy）”的形式发射或吸收特定频率的电磁波：量子能量子的概念与经典物理概念相矛盾！振子的能量取值应为连续值。§2光电效应与爱因斯坦的光子理论一、光电效应的实验规律1、光电效应（PhotoelectricEffect）当光照射到金属上时使金属内的电子逸出。1887年，赫兹发现此现象。光电子的产生与光的频率有密切关系。——“光电子”2、实验装置通过测量“光电流”研究光电效应规律。3、实验结果饱和光电流强度imUc:StoppingVo

6、ltage截止电压截止电压与入射光强无关。光电效应是瞬时发生的驰豫时间不超过10-9s与入射光强I成正比。4.06.08.010.0(1014Hz)0.01.02.0Uc(V)CsNaCa截止电压取决于截止电压的含义？只有当入射光频率v大于一定的频率v0时，才会产生光电效应。——称为截止频率或红限频率。若光的频率小于截止频率，不管照射时间多长，光源光强如何调节，都不会有光电效应发生。该曲线的斜率a是普适常量。——代表了光电子的最大动能。频率（与金属材料性质无关）二、经典物理学所遇到的困难按照光的经典电磁理论：光波的能量分布在

7、波面上，阴极电子积累能量克服金属表面的束缚需要一段时间，光电效应不应瞬时发生！三、爱因斯坦的光量子论光波的强度与频率无关，电子吸收的能量也与频率无关，更不存在截止频率！光量子具有“整体性”电磁波由以光速c运动的、局限于空间某一小范围的光量子（光子，Photon）组成。=h爱因斯坦光量子假设(1905)：每个光子的能量：爱因斯坦对光电效应的解释当＜A/h时，不发生光电效应。红限频率：金属的逸出功：——爱因斯坦光电效应方程——取决于材料性质（或“功函数”，workfunction）四、光电效应的应用外光电效应内光电效应真空光

8、电管光电探测器光电倍增管光电二极管光敏电阻光电池放大器控制机构“多光子吸收”——强光效应§3光的波粒二象性康普顿效应一、光的波粒二象性（theDualNatureofLight）1.近代物理认为光具有波粒二象性·在有些情况下，光突出显示出波动性；·粒子不是经典粒子,波也不是经