《光的粒子性》PPT课件

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1、光的粒子性第一节热辐射第二节光电效应第三节康普顿效应第四节光的波粒二象性第十一章(3)单色吸收比单色反射比模型:(1)白天看远处的窗户—接近黑体；(2)空腔(不透明,开小孔—能完全吸收各种波长的入射电磁波)。—在任何温度下,能完全吸收各种波长电磁波而无反射的物体。(4)黑体2.基尔霍夫定律:平衡热辐射:o3.黑体辐射的实验规律:(1)斯特藩—玻耳兹曼定律:1879年,斯特藩从实验观察到:1884年,玻耳兹曼用热力学理论推出：M(T)=T4(2)维思位移定律:“规律”是测高温、遥感和红外追踪等的物理基础。应用：固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁

2、波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。固体在温度升高时颜色的变化1400K800K1000K1200K1.热辐射现象13.1黑体辐射物体在任何温度下都向外辐射电磁波11-1黑体辐射普朗克能量子假说平衡热辐射物体具有稳定温度发射电磁辐射能量吸收电磁辐射能量相等一、黑体辐射辐射－物体以电磁波形式向外发射能量热辐射－由物体温度决定的电磁辐射辐出度单色辐出度温度发射的能量电磁波的短波成分单色辐出度M（λ，T）是指单位时间内从物体的单位面积上所辐射出的波长在附近单位波长间隔的电磁波能量辐出度M

3、（T）指在温度为T时单位时间从物体表面单位面积辐射出的各种波长的总能量.基尔霍夫定律－在热平衡条件下，任何物体的单色辐出度M（λ，T）与吸收比α（λ，T）的比值，是一个与物体性质无关而只与物体的温度和辐射波长有关的普适函数绝对黑体－如果一个物体能全部吸收入射在它上面的辐射而无反射（吸收比为1），这种物体黑体。绝对黑体模型(2)空腔(不透明,开小孔—能完全吸收各种波长的入射电磁波)。模型:(1)白天看远处的窗户—接近黑体；绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系0123456λ(μm)1100K0123456λ(μm)1300K1100K绝对黑体的单色辐出度与

4、波长、温度的关系0123456λ(μm)1500K1300K1100K绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系0123456λ(μm)1700K1500K1300K1100K绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系由实验得到斯特藩—玻尔兹曼定律斯特藩（Stefan)——玻尔兹曼定律斯特藩常数维恩（Wien)位移定律维恩常数当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波方向移动。黑体的单色辐出度与温度的四次方成正比利用红外线检测人体的健康状态，本图片是人体的背部热图，透过图片可以根据不同颜色判断病变区域．二普朗克能量子假说瑞利(Rayleigh)--金斯(Jea

5、ns)经验公式维恩(Wien)经验公式问题：如何从理论上找到符合实验的函数式？1经典物理学遇到的困难oλ(μm)123568947实验值oλ(μm)123568947实验值维恩oλ(μm)123568947实验值瑞利--金斯紫外灾难oλ(μm)123568947实验值维恩瑞利--金斯紫外灾难1900年,德国理论物理学家普朗克找到一个经验公式四普朗克量子假说普朗克公式普朗克量子假设：普朗克公式:与实验相当符合!为了从理论上得出这个公式,普朗克大胆放弃了黑体中的原子和分子吸收或辐射电磁波的能量可以任意的概念,提出能量的吸收与辐射只能按不连续的一份一份能量进行。

6、1.黑体由带电谐振子组成;2.谐振子的能量只能取分立值：能量子:物体只能以h为能量单位发射或吸收电磁波。为谐振子频率量子数,谐振子的能量只能是能量子的整数倍:“我试图将h纳入经典理论的范围,但一切这样的尝试都失败了,这个量非常顽固”.后来他又说:“在好几年内我花费了很大的劳动,徒劳地去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。我的一些同事把这看成是悲剧。但我有自已的看法,因为我从这种深入剖析中获得了极大的好处,起初我只是倾向于认为,而现在是确切地知道作用量子将在物理中发挥出巨大作用”。,它写道：普朗克这一思想完全背离经典物理,受到当时许多人的怀疑和反对,

7、包括当时的物理学泰斗---洛仑兹。乃至当时普朗克自已也想以某种方式来消除正是这一理论导致了量子力学的诞生,普朗克成为量子力学的开山鼻祖,因此,获得1918年诺贝尔奖。2普朗克量子假说能量子假说：辐射物质中带电谐振子的能量不是连续变化，频率为γ的振子的能量只能取一些分立值，因此物体发射和吸收的辐射能只能是hγ（称为能量子）的整数的整数倍，即：对于频率为γ的谐振子最小能量为h称为普朗克常数，正整数n称为量子数。（n为正整数）在能量子假说基础上，普朗克得到了黑体辐射公式：这一公式称为普朗克公式,它和实验符合得很好。c——光速k——玻尔兹曼常数h——普朗克常数oλ

8、(μm)123568947普朗克实验值M.V.普朗克研究辐射的量子