第16章量子光学

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1、第五篇近代物理十九世纪八十年代，经典物理学建立了完整的三大理论体系：牛顿力学；热力学和统计物理及经典电动力学。运用经典理论，原则上可以解决物质的运动规律。十九世纪末二十世纪初，在解释高速世界和微观领域的物理现象和物理事实时，迫使人们采用新的物理思想和观点。由此诞生了相对论和量子力学。它们形成了近代物理学的基石。近代物理是整个自然科学和现代技术的基础，改造了人们的思想，并对哲学思想和其它社会思想产生了深刻的影响。返回画眉鸟（宋）欧阳修百啭千声随意移，山花红紫树高低。始知锁向金笼听，不及林间自在啼。原子物理基础量子物理学基础凝聚态物理基础亚

2、原子物理基础量子光学基础主题目录近代物理诞生的前夜1895年仑琴发现X--射线W.K.仑琴(1845--1923)因发现X--射线获1901年首届诺贝尔物理奖。1895年，仑琴正在做阴极射线实验，为了避开光的影响，用黑纸把管子包了起来。他奇怪的发现，在不远的荧光屏上有微弱的光发出来，这决不是阴极射线的作用。以后，对这种未知射线（即X—射线）连续地观察了七周，又发现它在磁场中不偏转；而且有强的穿透能力。1895年12月28日宣读了报告“论新的射线”。值的注意的是，当时，阴极射线管已经用了30年，而且也有人发现过此现象，但未引起注意。正如恩

3、格斯所说，他们是“当真理碰到鼻子尖上的时侯，还是没有得到真理的人”。1896年贝克勒尔发现放射性H.A.贝克勒尔（1852--1908）因发现天然铀元素的放射性获1903年诺贝尔物理奖在X—射线发现不久，贝克勒尔很快想到，如果把荧光物质放在强光下，是否在发射荧光的同时，也发射X—射线。于是，他把荧光物质用黑纸包起来，在太阳下暴晒。，发现在底片上有与荧光物质相同的形状感光。过几天后，他想再作实验，但是阴天无太阳出来，于是他随意地把铀化合物和底片一起放在了抽屉里。几天后惊奇发现底片被感光了。后用铀化合物进一步实验，证明铀化合物放出一种人眼看

4、不到的射线。（1867--1936）（法籍波兰）继贝克勒尔后，1898年居里夫妇相继发现镨，镭及钍的放射性M.S.居里P.居里因发现元素镨，镭及钍的放射性获1903年诺贝尔物理奖居里夫妇在进行研究工作简陋的实验室母女同研究实验室居里夫人与女儿居里夫人和密里根1897年汤姆逊发现电子J.J.汤姆逊(1856-1940)（英）测出电子的荷质比获1906年诺贝尔物理奖上述一系列新的物理现象使人们认识到，原子是由更小的粒子组成。原子的内部肯定存在着新的物理规律。揭示了原子的内部存在着更复杂的结构在十九世纪末物理学家面临的新课题。由此，揭开了物理

5、学发展史上的新的一页。返回第十五章量子光学波动性是电磁波。干射，衍射，偏振等特性粒子性光子。在与物质相互作用时表现出来称为光的波粒二象性。在高中物理中已经提到物理光学中关于光的性质的两种观点：光:本章在已有基础上深化研究：11900年，普朗克为解决黑体辐射问题中的矛盾，提出了能量子的概念，但仅局限于振子的辐射过程。它成为物质结构问题的新的理论的起点。21905年，爱因斯坦首先突破了普朗克的认识，提出电磁波能量普遍地以能量子的形式存在，即光子或光量子。量子光学成为近代交叉科学的基础，例如，光物理学，光化学等。黑体热辐射规律普朗克的量子假设

6、光电效应康普顿效应光的波粒二象性内容提要红外遥感图第一节热辐射一热辐射物体在一定的温度下，都要辐射各种波长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，称为热辐射或温度辐射。某物体环境入射吸收反射热辐射概括起来讲，在一定温度下，任何物体都在不断的与周围环境之间进行能量交换，其本质是电磁能量。达到热平衡时，物体温度不变。在一定的温度下，热辐射的波长范围是热辐射时，辐射的波长范围从零到无限大，形成连续谱。如暖气片的辐射。二关于热辐射的几个概念辐射体热辐射1单色辐出度辐射体的局部表面连续谱设为从辐射物体表面上单位面积上,单位时间所发射的波长在和范围内的

7、辐射能量。则在波长附近，单位波长内辐射能量在一定温度下，物体的总辐出度为仅与物体的绝对温度有关。2总辐出度理解为在温度时，单位时间内，从单位面积上，波长为的辐射能。是绝对温度和波长的函数。与物体的温度和波长都有关。单位为3吸收比或吸收系数，反射比或反射系数吸收比或吸收系数反射比或反射系数二者的总和为一，即绝对黑体模型：一定温度的空腔。吸收辐射三黑体辐射绝对黑体特点：能吸收一切波长的入射电磁波的物体。即吸收系数反射系数十九世纪末，物理学家从实验和理论两个方面对热辐射进行了研究。尤其是对绝对黑体的热辐射规律的研究。四基尔霍夫定律空腔（由绝热

8、材料组成）绝对黑体达到热平衡时，单色辐出度与单色吸收系数有或关键寻找绝对黑体的单色辐出度吉尔霍夫对热辐射的研究有特殊贡献。1斯忒藩玻耳兹曼定律五根据实验结果，得出了黑体热辐射的普遍定律.T实验装置示意图简单