光子能量为h课件.ppt

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1、第五册第一章量子物理基础1近代物理（20世纪）相对论1905狭义相对论1916广义相对论—引力、天体量子力学A旧量子论的形成（冲破经典—量子假说）1900Planck振子能量量子化1905Einstein电磁辐射能量量子化21913N.Bohr原子能量量子化B、量子力学的建立（崭新概念）1923deBroglie电子具有波动性1926-27Davisson,G.P.Thomson电子衍射实验1925Heisenberg矩阵力学1926Schroedinger波动方程1928Dirac相对论波动方程

2、3注意：1)自觉摆脱经典的束缚注重实验事实2)处理好形象与抽象的关系新理论是在原有的理论基础上发展起来的所以在极限情况下可以回到原有的理论但量子范围内的很多概念找不到经典的对应是一个全新的领域人们认识自然的过程决定的4第一章§1-1黑体辐射5并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布与温度有关。一、热辐射1.热辐射现象物体既会向外辐射能量，也会吸收外界的辐射能量。当物体的温度不随时间改变称为热平衡。辐射和吸收的能量恰相等时称为平衡热辐射各种物体在任何温度下都要向外辐射各种波长的电磁波，这种由于物质中的

3、分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。6（1）单色辐出度2.基尔霍夫定律1.几个概念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。它描述了物体热辐射的能量按不同波长分布的情况。7或按频率定义单位时间内从物体单位表面向前方半球发出的频率在附近单位频率间隔内的电磁波的能量（单位时间内）T单位面积8从物体单位表面积上发射的各种波长辐射的总功率。描写物体在温度T时向外辐射能量本领的物理量。辐出度仅是温度的函数。（２）总

4、辐出度M(T)（３）吸收比当物体表面受到辐射时，被物体吸收的能量与入射能量之比称为吸收比。波长在从到＋d间隔范围内的吸收比称为单色吸收比。用　　　表示。9在热平衡下，任何物体的单色辐出度与单色吸收比的比值与物体的性质无关，对于所有物体，这个比值是波长和温度的普适函数。２.基尔霍夫定律1859年基尔霍夫证明：平衡态时黑体辐射只依赖于物体的温度与构成黑体的材料形状无关基尔霍夫定律10３.黑体辐射1.绝对黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体。根据基尔霍夫定律，黑体既是完全的吸收体，也是理

5、想的发射体。对于任意温度或波长，绝对黑体的吸收比都恒为1。可把一个开小孔的不透光空腔看成黑体。11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,对应的波长为λm。2）随着温度的升高，黑体的总辐出度迅速增大，并且曲线的极大值点逐渐向短波方向移动。维恩根据经典热力学得出一个经验公式：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。12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-琼斯维恩理论值瑞利—琼斯公式在长波部分与实验结果比较吻合。但在紫

6、外区竟算得单色辐出度为无穷大—所谓的“紫外灾难”。利用经典理论无法解释黑体辐射现象。正如1900年开耳文指出的晴朗的物理学理论大厦上空，飞来“两朵乌云”之一，它动摇了经典物理的基础。实验T=1646k131900年德国物理学家普朗克在维恩位移定律和瑞利--金斯公式之间用内插法建立一个普遍公式：式中：k为玻尔兹曼常数，h称为普朗克常数。普朗克公式这个公式与实验结果完全符合。写成波长形式：实验维恩理论值T=1646k瑞利-琼斯普朗克理论值14①.金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子。这些振子可以吸收或辐

7、射能量。②.空腔壁上带电谐振子所吸收或发射的能量只能是h的整数倍。普朗克常数h=6.626×10－34JS*振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量*存在着能量的最基本单元（能量子=h);为了能够从理论上推导出这个公式，普朗克提出了一个与经典物理学概念截然不同的“能量子”假设：二、普朗克的能量子假设15普朗克由于提出能量子假设，为此获1918年诺贝尔物理学奖。根据普朗克能量子假设，可以从理论上推导出普朗克公式。例1：一质点弹簧系统，质量为1kg，振幅A=1cm,设弹簧弹性系数k=20kg/m

8、，。求：若系统的能量量子化量子数是多少？量子数改变一个单位能量变化的百分比是多少？。解：振动频率为由得161.斯特藩-玻耳兹曼公式三、黑体辐射的两个定律斯特藩发现黑体辐出度M(T)与绝对温度的四次方成正比。斯特藩玻耳兹曼常量：σ=5.67×10－8Wm－2K－4辐射出的总能量将随温度升高而迅速增大。2.维恩位移公式维恩发现黑体单色辐出度最大值相对应的波长与温度的关系。17维恩位移公式指出：随着温度的升高，单色辐出度的峰值向短波方向移动。例：（1）温度为室