《光的量子性姚》PPT课件

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1、第七章光的量子性主要内容7.1光速的测定光的相速度和群速度7.2经典辐射定律7.3普朗克辐射公式能量子7.4光电效应7.5爱因斯坦的量子解释7.6康普顿效应7.7德布罗意波7.8波粒二象性7.1光速的测定光的相速度和群速度⒈旋转齿轮法（斐索1849年）c=315000km/s⒉旋转镜法（傅科1851年）c=298000±500km/s⒊旋转棱镜法（迈克耳孙1926年）c=299774±2km/s⒋克尔盒法（安德孙1941年,贝格斯特兰1951年）c=299793±0.3km/s二、激光测速法、长度单位“米”的定义⒈激光测速法（美国1970）最可靠值c=

2、299792.485±0.001km/s电磁理论⒉长度单位“米”的定义：1983年10月20日在巴黎的第十七届国际计量大会通过:“一米是光在真空中在１／299792458s的时间间隔内所经路径的长度。”三、光的相速度和群速度⒈折射率的测定(1)定义1.331.75(2)折射定律1.331.64水(H2O)二硫化碳(CS2)⒉相速度按波动理论，波速由中的决定，它代表单色平面波一定位相向前移动的速度。得到又由由位相不变的条件：相速度：严格的单色波（有单一确定值）所特有的一种速度.⒊群速度波群向前传播的速度只有在有色散介质中，才必须区分群速和相速，真空中二

3、者是没有区别的。瑞利公式（相速和群速的关系）为获得极慢光速，要求，即获得这种正常色散介质是出现极慢光速的关键，这意味着在折射率对频率的坐标系中，要有一段很陡的曲线。4.慢光子（光速减慢）由群速的定义7.2经典辐射定律一、几种不同形式的辐射化学发光：辐射过程中物质内部发生化学变化（如燃烧）光致发光：用外来辐射预先照射物体使之发光如：荧光、磷光场致发光：由电场作用引起的（辉光放电，电弧放电等）阴极发光：通过电子可引起团体（如矿物质）产生辐射热辐射：物体处于一定温度的热平衡状态下的辐射二、热辐射基尔霍夫定律⒈热辐射热辐射的光谱是连续光谱，并且辐射谱的性质与温

4、度有关。热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射。在室温下（不可见的红外光）→500℃（暗红色的可见光）→1500℃（明亮的白炽光、）⒉单色辐出度M(,T)从物体表面单位面积发出的、频率在附近的单位频率间隔内的辐射功率（W/(m2.Hz)）。即：⒊辐出度M0(T)从物体表面单位面积上发出的各种频率的总辐射功率。⒋吸收比A(，T)A(，T)=dw׳/dWdw׳：物体单位面积上所吸收的辐射能量，dW：照射到物体单位面积上的辐射能。0≤A(，T)≤1⒌基尔霍夫定律对一定的频率和温度，f(,T)与物体性质无关的普适函数。三、黑体的经典

5、辐射定律1.黑体表面不反射光，能够在任何温度下吸收射来的一切电磁辐射的物体。黑体的基尔霍夫定律:黑体的吸收比Ab（,T）=1黑体Ab（,T）=1白体Ab（,T）=0灰体0﹤Ab（,T）﹤12.斯忒藩—玻尔兹曼定律（1879-1884）：3.维恩位移定律(1893)：或4.瑞利—金斯定律(1900)：或经典理论在这种短波的失败称为发散困难或“紫外灾难”。7.3普朗克辐射公式能量子一、普朗克假设器壁振子的能量不能连续变化，而只能够处于某些特殊状态，这些状态的能量分立值为其中n是整数，称为能量子，简称量子：h=6.626176×10-34J·s为普适

6、常量，叫做普朗克常量二、普朗克黑体辐射公式根据玻尔兹曼分布，一个振子在一定温度T时，处于能量为E=nE0的一个状态的概率正比于，每个振子的平均能量为讨论⒈短波近似：⒉长波近似：普朗克公式维恩位移定律普朗克公式瑞利—金斯定律7.4光电效应光电效应及其实验规律光电子：逸出来的电子。光电流：在光的作用下，电子受电场加速而形成的电流。遏制电压：阻止所有的光电子飞向阳极A的电压。实验规律：1.饱和电流与光强成正比2.光电子的最大初动能（遏止电压）与光强无关，只与入射光的频率有关，频率越高，光电流的能量就越大3.入射频低于某一，无光电子发射与光源，照射时间无关。4

7、.照射与光电子发射几乎同时（<10-9S）与经典波动理论的矛盾。7.5爱因斯坦的量子解释一.光子假设及量子解释1.光子假设爱因斯坦指出：光在传播过程中具有波动特性，而在与物质相互作用过程中，光能量是集中在一些叫做光量子（光子）的粒子上.单个光子的能量为：2.量子解释一个光子的能量是传递给金属中的单个电子的电子吸收一个光子后，把能量一部分有于挣脱束缚，余下的变成离开金属表面的电子功能其中是光电子的动能；为脱出功，是光电子逸出金属表面所需要的最小能量。入射光频频率极限所对应的波长称为光电效应的红限。不同的物质有不同的红限。二、遏制电压与入射光频率的关系密立

8、根在1914年测得的实验数据如下图所示，并可算出h：同时可得：eVg=h-Wa可见：在光电效