《量子理论》ppt课件

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1、第五篇量子论量子论是研究微观粒子运动规律及物质的微观结构的理论。Quantum1十九世纪末，物理学经过三次大的综合后，经典物理已相当成熟，对物理现象本质的认识似乎已经完成。1900年元旦，Kelvin勋爵在新年献词中十分满意地宣布：“在已基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了…”。但在喜悦的气氛中，一系列实验发现无法用经典物理学解释在物理学晴空万里的天际出现了两朵乌云：引言第一朵乌云：迈克尔逊的否定性实验，涉及以太和有质量物体之间的相对运动；这里引出的是第三章讲到的相对论。第二朵乌云：黑

2、体辐射，涉及关于分子体系的能量按自由度均分的Maxwell—Boltzmann定律的失败。这迫使人们跳出传统的物理学框架，去寻找新的解决途径，从而导致了量子理论的诞生。历史上，量子论首先是在黑体辐射问题上突破的。2近代和现代物理学的理论支柱:量子论和相对论量子论的建立:1900年,普朗克的能量量子化假说1905年,爱因斯坦的光量子学说1913年,玻尔解释氢原子光谱1922年,康普顿效应进一步证实了光的量子性1924年,德布罗意的波粒二象性1925,1926年,Schrodinger,Heisenberg普朗克玻尔海森

3、堡薛定谔爱因斯坦3第十五章量子物理基础§15-1黑体辐射、普朗克量子假说§15-2光的量子性§15-3玻尔的氢原子理论§15-4粒子的波动性§15-5测不准关系§15-6波函数　薛定谔方程§15-7薛定谔方程在几个一维问题中的应用§15-8量子力学对氢原子的处理§15-9斯特恩－盖拉赫实验§15-10电子自旋§15-11原子的壳层结构4物体在不同温度下发出的各种电磁波的能量按波长的分布随温度而不同的电磁辐射热辐射一、热辐射绝对黑体辐射定律单色辐射本领（单色辐出度）波长为的单色辐射本领是指单位时间内从物体的单位面积上

4、发出的波长在附近单位波长间隔所辐射的能量。§15-1黑体辐射普朗克量子假设5如果一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射，这种物体称为绝对黑体，简称黑体。0123456(μm)1700K1500K1300K1100K黑体：吸收和辐射都最大黑洞：只吸收不辐射，电磁波为黑洞所束缚，无法逃逸出来。61、斯忒藩—玻尔兹曼定律黑体辐射的总辐射本领（辐射出射度）（即曲线下的面积）当绝对黑体的温度升高时，单色辐射出射度最大值向短波方向移动。2、维恩位移定律峰值波长7实验值维恩瑞利--金斯紫外灾难二、普朗克量子假设8h—普朗克

5、常数由此普朗克得到了黑体辐射公式，成功的解释了黑体辐射c——光速k——玻尔兹曼恒量普朗克量子假说(1)黑体是由带电谐振子组成，这些谐振子辐射电磁波，并和周围的电磁场交换能量。(2)这些谐振子能量不能连续变化，只能取一些分立值，是最小能量的整数倍,这个最小能量称为能量子。9M.V.普朗克研究辐射的量子理论，发现基本量子，提出能量量子化的假设1918诺贝尔物理学奖10一、光电效应爱因斯坦方程的实验规律光电效应光照射到金属表面时，有电子从金属表面逸出的现象。光电子逸出的电子。光电子由K飞向A，回路中形成光电流。OOOOO

6、OOO§15-2光的量子性photoelectriceffectEinsteinequation11光电效应伏安特性曲线饱和电流光强较强光强较弱截止电压实验规律1、单位时间内从阴极逸出的光电子数与入射光的强度成正比。2、存在遏止电势差12对于给定的金属，当照射光频率小于金属的红限频率，则无论光的强度如何，都不会产生光电效应。(3)光电效应瞬时响应性质实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光电子出现只需要的时间。13经典波动理论解释的困难金属中的电子在光波的作用下作受迫振动：只要光强足够大，就有光电子逸出，需要一定的时

7、间，不存在红限频率。14爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光子假说光是以光速c运动的微粒流，称为光量子（光子）光子的能量金属中的自由电子吸收一个光子能量h以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功A，一部分转化为光电子的动能。152.从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。爱因斯坦对光电效应的解释3.电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以无须时间的累积。1.光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。16例根据图示确定以下各量1、钠的红限频率2、普朗克常数3、钠的逸出功解：由爱因斯坦方程其

8、中截止电压与入射光频关系钠的截止电压与入射光频关系17钠的截止电压与入射光频关系为直线斜率故普朗克常数钠的逸出功18A.爱因斯坦对现物理方面的贡献，特别是阐明光电效应的定律1921诺贝尔物理学奖19二、康普顿效应-Comptoneffect1922年间康普顿观察X射线通过物质散射时，发现散射的波长发生变化的现象。X射线管光阑石墨体（散射物）探