《光的量子性》ppt课件

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1、第7章光的量子性N.玻尔、M.玻恩、W.L.布拉格、L.V.德布罗意、A.H.康普顿、M.居里、P.A.M狄喇克、A.爱因斯坦、W.K.海森堡、郞之万、W.泡利、普朗克、薛定谔等第五次索尔维会议与会者合影(1927年)经典物理（18－19世纪）牛顿力学热力学经典统计力学经典电磁理论19世纪末趋于完善电磁理论解释了波动光学开尔文：大厦基本建成···两朵乌云M－M实验黑体辐射相对论量子论量子力学近代物理（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

2、辐射能量量子化1913N.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C、量子力学的进一步发展（应用、发展）量子力学原子、分子、原子核、固体量子电动力学(QED)电磁场量子场论原子核和粒子进一步认识的问题．．．．本课程的主要教学内容：量子理论的基本概念量子力学解决问题的基本思路和方法对象的特点：1)微观：对象线度小活动范围小米2)粒子除了具有粒子性还具有明

3、显的波动性3)粒子的能量角动量等物理量取值分立完全脱离了经典物理的模式讲课思路：1)突破性的实验实验规律（应掌握）经典理论的困难假设确立新理论2)实物粒子的波粒二象性及量子力学解决问题的基本方法3)证明量子理论的一些重要实验（应掌握）4)量子力学的应用举例十七世纪以来，人们在经典理论的统治下，“一切自然过程都是连续的”这个概念被所有的人自然地接受。人们生活在宏观地世界上，对自然界的认识不可避免地有一定的局限性。在研究黑体辐射规律时，经典理论遇到了困难，普朗克为了解释实验和理论之间的矛盾。提出了一个和经典理论格格不入的观点：能量取值是不连续的，在自然界中存在着最小的能量单元，=h

4、v，即量子的概念，他指出：自然界中存在着这样一些变化，它们的发生是越变的，这个思想就象一把金钥匙，打开了微观世界的大门，普朗克的能量假说对经典物理是一个巨大的突破，由此量子物理诞生。(1900.12.25)普朗克初次提出自然界存在不连续的能量的设想时，当时并没有引起人们的注意，1908年总结1900年世界120项重大发现和发明时，并没有提到普朗克的量子假说，这在牛顿力学和麦氏电磁理论占统治地位的经典理论中不可能想象存在着不连续的能量，而普朗克本人也只是小心地透漏出这个不连续的设想，他只是为了解释黑体辐射中遇到的理论与实际不符的问题，并没有真正认识到量子概念在物理学中的地位，他甚至

5、对自己提出的量子假设这一划时代的理论而感到不安，而在1900年以后的几年内，他总想使自己的观点和经典理论调和起来，并纳入经典理论的范围，但都失败了。然而普朗克的功绩是永不能抹杀的，20年后(1918年)，普朗克因为对量子理论的贡献而获得诺贝尔奖，并以他的名字命名常数h——现代物理学中最重要的普适恒量，可以和光速c相比，在德国成为享有极高荣誉德国科学家，2马克的硬币上印有普朗克的头象。最早明确认识普朗克的能量子假设伟大意义的科学家之一是年轻的爱因斯坦，具有深刻洞察力的爱因斯坦意识到，经典理论是在一定条件下成立的理论，不能应用到微观世界发生的过程，他从普朗克能量子假设中得到重要的启示

6、，他不仅支持能量子观点，而且还进一步发展能量子假说，提出光量子假说。爱因斯坦认为光是由光子组成的粒子流，它不仅是一份份地被吸收、辐射，而且光所具有的能量也是聚集成一份份在空间传播，光子具有的能量也是=hv。用光量子理论成功地解释了光电效应。第一节热辐射普朗克能量子假设热辐射:由温度决定的物体的电磁辐射。一.热辐射头部热辐射像头部各部分温度不同，因此它们的热辐射存在差异，这种差异可通过热象仪转换成可见光图象。单色辐出度01.01.75波长(m)物体温度升高时温度的变化逐渐升温直觉:低温物体发出的是红外光炽热物体发出的是可见光高温物体发出的是紫外光注意：热辐射与温度有关激光日光灯

7、发光不是热辐射辐射和吸收达到平衡时，物体的温度不再变化，此时物体的热辐射称为平衡热辐射。物体辐射电磁波的同时，也吸收电磁波。物体辐射本领越大，其吸收本领也越大。室温高温吸收辐射白底黑花瓷片热辐射的一般特征：(3)、物体辐射能量的同时，还吸收周围能量。吸收的辐射能>辐射的能量物体温度升高吸收的辐射能＝辐射的能量物体温度不变(1)、物体的温度升高，辐射能量增加；(2)、辐射出电磁波波谱分布，温度升高，降低；(4)、不同物体在某一频率范围内发射和吸收电磁辐射的能力不同，如深色