大学物理量子物理课件

《大学物理量子物理课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第16章量子物理基础1热辐射普朗克能量子假设2光电效应爱因斯坦光子假说3康普顿散射4氢原子光谱玻尔的氢原子理论5微观粒子的波粒二象性不确定关系6波函数一维定态薛定谔方程7氢原子的量子力学描述8电子自旋四个量子数9原子的电子壳层结构第16章量子物理基础§16.1热辐射普朗克能量子假设主要内容：1.热辐射现象2.黑体辐射的规律3.普朗克公式和能量量子化假设一、热辐射物体内的分子、原子受到热激发而发射电磁辐射的现象。物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度（人头部热辐射像）例如：加热铁块800K1000K1200K1400K(1)辐射能量按波长的分布—光谱辐射出射度Mλ单位时间内

2、从物体单位表面发出的波长在λ附近单位波长间隔内的电磁波的能量。M(T)λdMMλ(T)=dλ(2)总辐射出射度M单位时间内从物体单位表面辐射的各种波长的总辐射能∞MT()=MTd()λ∫λ0λM与T、物体材料有关。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.室温高温不辐射可见辐射可见光光时，黑花时，黑花吸吸收大，反收大，辐射射少所以暗大所以变亮（白底黑花瓷片）平衡热辐射: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.M(T)λ通有电流的电炉丝λ热辐射频谱分布曲线总结：(热辐射的特点)通有电流的灯丝(1)连续；(2)

3、频谱分布随温度变化；(3)温度越高,辐射越强；(4)物体的辐射本领与温度、材料有关；辐射本领越大，吸收本领也越大.不同温度的铆钉二、黑体和黑体辐射的基本规律1.黑体（绝对黑体）能完全吸收各种频率的电磁波而无反射的物体,称为黑体。T绝对黑体平行光管三棱镜黑体辐射的规律斯忒藩--玻耳兹曼定律：4MT()=σT维恩位移律ν=CTmννm三、经典理论的推导维恩公式3/−βνTMe=ανν瑞利—金斯公式22πνM=kTν2c普朗克公式32πhvMT()=⋅ν2hvcekT−1四、普朗克的能量子假说(1900.12.04)若谐振子频率为v，则其辐射能量是hv,2hv,3hv,…,nhv,

4、…电能磁量波ε=nhνn普朗克常数h=6.626×10-34J·s(1)与腔内电磁场交换能量时，谐振子能量的变化是ε=hv(能量子)的整数腔壁上的原子倍.(谐振子)(2)振子所处的状态也只能是0，ε，2ε，3ε……一系列不连续状态中的某一个，量子物理学的诞生而不能居于两态之间。日§16.2光电效应爱因斯坦光子假说主要内容：1.光电效应的实验规律2.爱因斯坦光子假说和光电效应方程3.光的波粒二象性4.光电效应的应用一、光电效应当光照射到金属表面上时，电子从金属表面逸出的现象。逸出的电子称光电子1、实验装置光GD•KA°°实验装置°°°°GV··2、实验结果I>I(1)入射光频率

5、不变时，饱和i12iI1光电流与入射光强度成正比。S1iI2S2iS∝I(光强)光GD（ν一定）0U(2)光电子最大初动能与光•-UaKA伏安特性曲线频率成正比UeUm=°1°v2a遏止电压Uaam°2°铯钾°°遏止电压U与频率有关GaVUKU=υ−a0Oν0ν1mv2=eKυ−eU··m02Ua(3)光电效应存在截止频率铯钾（红限频率）12mv=eKυ−eU≥0m02Uνν0O0ν=0K(4)光电效应具有瞬时性,响应时间在10-9s以下。3、实验结果与经典理论的矛盾实验总结逸出光电子的多少取决于光强I.光电子最大初动能和光频率ν成线性关系.只有光的频率ν≥ν0时，电

6、子才会逸出.–9光电子即时发射，滞后时间不超过10s.经典物理无法解释光电效应实验规律电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与光强I有关)逸出，不应存在红限ν.0光电子最大初动能取决于光强，和光的频率ν无关.当光强很小时，电子要逸出，必须经较长时间的能量积累.二、爱因斯坦光子假说将光看作以速度c运动的粒子流，这些粒子称为光量子，简称“光子”，其能量为εν=h12hν-A=mv（A为逸出功）m2——光电效应方程解释光电效应单位时间到达单位垂直面积的光子数为N，则光强I=Nhν.I越强,到阴极的光子越多,则逸出的光电子越多.光电子最大初动能和光频率ν成线性

7、关系.光频率ν>A/h时，电子吸收一个光子即可克服逸出功A逸出(ν=A/h).o电子吸收一个光子即可逸出，不需要长时间的能量积累.三、光的波粒二象性波动性：光是电磁波，有干涉、衍射现象粒子性：光是光子流，光子具有粒子的一切属性---质量、能量、动量光子的质量mm，=00光子的能量εν=hEhhν光子的动量p===ccλ例.钾的光电效应红限为λ=6.2×10-7m，求（1）电子0的逸出功；（2）在波长为3.0×10-7m的紫外线照射下，截止电压为多少？（3）电子的初速度为多少？−348解hc6.631