清华大学大学物理-近代物理-12c

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1、§1.1黑体辐射△§1.2光电效应（自学）§1.3光子、光的二象性§1.4康普顿效应§1.5实物粒子的波动性§1.6概率波与概率幅§1.7不确定关系第一章波粒二象性§1.1黑体辐射1.热辐射（heatradiation）与温度有关的电磁辐射，称为热辐射。这种温度不变的热辐射称之为平衡热辐射。2.平衡热辐射则物体的温度恒定。加热一物体，若物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量，3.光谱辐出度（单色辐出度）MM—单位时间内，从物体单位表面发出的频率在附近单位频率间隔内的电磁波的能量。4.（总）辐出度（总发射本领）M(T

2、)（radiantexitance）单位：w/m2（monochromaticabsorptance）5.单色吸收比（率）(T)的物体，维恩设计的黑体三.黑体（blackbody）1.黑体：能完全吸收各种波长电磁波而无反射——小孔空腔2.基尔霍夫辐射定律：与材料无关四.黑体辐射谱的规律1）维恩位移定律2）斯特藩—玻耳兹曼定律六..普朗克的能量子假说和黑体热辐射公式1.普朗克假设（1900年）普朗克认为空腔黑体的热平衡状态，是组成腔壁的带电谐振子不断发射和吸收电磁波的平衡状态。他认为谐振子的能量E只能是离散值2.普朗克公式

3、△1.2光电效应1.3光的二象性光子实验规律：Uc0CsNaCa在频率一定时，存在红限频率光电转换时间极短<10-9s(即使光非常非常弱)。一.爱因斯坦的光子理论(1905年)光的发射、传播、吸收都是量子化的，一束光就是以速率c运动的一束光子流。光子能量（不是nh）二.光子理论对光电效应的解释一.实验规律192223年康普顿研究了X射线在石墨上的散射§6.4康普顿效应（Comptoneffect）光阑X射线管探测器X射线谱仪晶体0散射波长,0石墨体(散射物质)j0散射曲线的三个特点：1.除原波长0外，出

4、现了移向长波方面的新的散射波长。2.新波长随散射角的增大而增大。3.当散射角增大时，原波长的谱线强度降低，而新波长的谱线强度升高。散射出现了≠0的现象，................................................................................o（A）0.7000.750波长.......Mo，K称为康普顿散射。=2.4110-3nm（实验值）只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿实验表明：c称为电子的康普顿波长c=0.0241Å新散射波

5、长>入射波长0，和散射物质无关。波长的偏移=0只与散射角有关，实验规律是：效应才显著，因此要用X射线才能观察到。康普顿用光子理论做了成功的解释：▲X射线光子与“静止”的“自由电子”弹性碰撞▲碰撞过程中能量与动量守恒二.康普顿效应的理论解释经典电磁理论难解释为什么有≠0的散射，碰撞光子把部分能量传给电子外层电子束缚能~eV,室温下kT~10-2eV，）（波长1Å的X射线，其光子能量104eV，e自由电子（静止）m0h光子的能量散射X射线频率波长能量守恒动量守恒反冲电子质量解得：em0自

6、由电子（静止）=2.4310-3nm（理论值）这是因为光子还可与石墨中被原子核束缚为什么康普顿散射中还有原波长0呢？光子和整个原子碰撞。内层电子束缚能103~104eV，不能视为自由，而应视为与原子是一个整体。所以这相当于∵即散射光子波长不变，散射线中还有与原波∴在弹性碰撞中，入射光子几乎不损失能量，得很紧的电子发生碰撞。长相同的射线。因为自由电子若吸收光子，就无法同时满足1.为什么康普顿效应中的电子不能像光电效应三.讨论几个问题违反相对论！∴自由电子不可能吸收光子，只能散射光子。自由电子吸收光子那样吸收光子而是散射光子

7、？能量守恒和动量守恒。2.为什么在光电效应中不考虑动量守恒？∴光子电子系统能量仍可认为是守恒的。在光电效应中，入射的是可见光和紫外线，光子能量低，电子与整个原子的联系不能忽略，原子也要参与动量交换，光子电子系统动量不守恒。又因原子质量较大，能量交换可忽略，3.为什么可见光观察不到康普顿效应？因可见光光子能量不够大，原子内的电子不能视为自由，所以可见光不能产生康普顿效应。四.康普顿散射实验的意义▲支持了“光量子”概念，进一步证实了▲首次实验证实了爱因斯坦提出的“光量子▲证实了在微观领域的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍

8、然是成立的。康普顿获得1927年诺贝尔物理学奖。p=/c=h/c=h/=h具有动量”的假设康普顿（A.H.Compton)美国人(1892-1962）192526年他用银的X射线（0=5.62nm）五.吴有训对研究康普顿效应研究的贡献吴有训1923年参加了发现康普顿效应的研究