《近代物理基础》ppt课件

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1、第六篇近代物理基础第十五章狭义相对论基础第十六章量子物理第十六章量子物理◆教学基本要求1.理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。2.理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦的光子理论对这两个效应的解释，理解光的波粒二象性。3.了解德布罗意的物质波假设及其正确性的实验证实。了解实物粒子的波粒二象性。4.理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和粒子性的物理量（动量、能量）间的关系。5.了解波函数及其统计解释。了解一维坐标动量不确定关系。了解一维定态薛定谔方程。6.了解如何用驻波观点说明能量量子化。了解角动量量子化及空间量子化。了解施

2、特恩·格拉赫实验及微观粒子的自旋。7.了解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。光的量子性§1黑体辐射和普朗克的能量子假说一.热辐射(温度辐射)1.热辐射:任何物体在任何温度下,由于分子的热运动使物体向外辐射各种波长的电磁波.平衡热辐射:辐射的能量等于在同一时间所吸收的能量单位时间内从物体单位表面发出的波长在附近单位波长间隔内的电磁波的能量.辐出度:单位:W·m－2单位时间从物体表面单位面积辐射的总能量.当温度上升时,辐射总能增加,辐射最大的波长减小.物体辐射的同时,也吸收辐射.2.辐出度和吸收比单色辐

3、出度:黑体辐射和普朗克的能量子假说单色吸收比:物体在温度T时,对于波长在附近单位波长间隔内吸收的能量与辐射的能量的比值.若用表示对应的单色反射比,对于不透明的物体有3.基尔霍夫定律(1859)推论I:在热平衡态下,凡强吸收体必然是强辐射体.单位时间内从物体单位表面发出的波长在附近单位波长间隔内的电磁波的能量.辐出度:单位:W·m－2单位时间从物体表面单位面积辐射的总能量.2.辐出度和吸收比单色辐出度:黑体辐射和普朗克的能量子假说单色吸收比:物体在温度T时,对于波长在附近单位波长间隔内吸收的能量与辐射的能量的比值.若用表示对应的单色反射比

4、,对于不透明的物体有3.基尔霍夫定律(1859)推论I:在热平衡态下,凡强吸收体必然是强辐射体.能完全吸收各种波长的电磁波而无反射的物体.二.黑体和黑体辐射的基本规律空腔小孔可近似作为黑体.推论II:(某)物体若不能发射某波长的辐射能,那么它也不能吸收这一波长的辐射能,反之亦然.1.黑体黑体辐射和普朗克的能量子假说能完全吸收各种波长的电磁波而无反射的物体.二.黑体和黑体辐射的基本规律空腔小孔可近似作为黑体.推论II:(某)物体若不能发射某波长的辐射能,那么它也不能吸收这一波长的辐射能,反之亦然.1.黑体在相同温度下,黑体吸收本领最大,其发射本

5、领也最大.显然有:MB最大,MB和构成黑体的材料及表面无关.2.黑体辐射实验结果:当T↑,MB↑↑;每一温度T对应一条曲线;且T↑,↓.黑体辐射和普朗克的能量子假说在相同温度下,黑体吸收本领最大,其发射本领也最大.显然有:MB最大,MB和构成黑体的材料及表面无关.2.黑体辐射实验结果:当T↑,MB↑↑;每一温度T对应一条曲线;且T↑,↓.理论物理学家寻找3.斯特藩-玻耳兹曼定律黑体的辐出度与黑体的温度的四次方成正比.(由热力学得出)黑体辐射和普朗克的能量子假说理论物理学家寻找3.斯特藩-玻耳兹曼定律黑体的辐出度与黑体的温度的四次方

6、成正比.(由热力学得出)=5.6710-8W/m2K4定律只适用于黑体.显然,斯特藩-玻耳兹曼未找出4．维恩定律假设腔内谐振子的能量按玻耳兹曼分布,可得出:——斯特藩-玻耳兹曼常数黑体辐射和普朗克的能量子假说公式只在短波(高频)区,低温时才和实验相符,在长波范围内与实验不符.显然,维恩未找出但令=5.6710-8W/m2K4定律只适用于黑体.显然,斯特藩-玻耳兹曼未找出4．维恩定律假设腔内谐振子的能量按玻耳兹曼分布,可得出:——斯特藩-玻耳兹曼常数可得mT=bb=2.897756×10-3m·K当黑体的温度升高时,与单色辐出度M的

7、峰值对应的波长m向短波方向移动.这与实验一致.维恩位移定律黑体辐射和普朗克的能量子假说公式只在短波(高频)区,低温时才和实验相符,在长波范围内与实验不符.显然,维恩未找出但令可得mT=bb=2.897756×10-3m·K当黑体的温度升高时,与单色辐出度M的峰值对应的波长m向短波方向移动.这与实验一致.维恩位移定律例1:从太阳光谱的实验观测中,测知单色辐出度的峰值所相对应的波长为483nm.试由此估计太阳表面的温度.解:太阳可视为黑体由维恩位移定律也可由此方法估算宇宙中其它发光星体的表面温度.黑体辐射和普朗克的能量子假说例1:从太阳光

8、谱的实验观测中,测知单色辐出度的峰值所相对应的波长为483nm.试由此估计太阳表面的温度.解:太阳可视为黑体由维恩位移定律也可由此方法估算宇宙中其它发光星体的表面温