一了解热辐射的有关概念和黑体辐射的有关定律。.ppt

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1、第十三章量子力学基础一了解热辐射的有关概念和黑体辐射的有关定律。二理解普朗克的量子假设，理解爱因斯坦的光量子理论及其对光电效应的解释。教学基本要求三掌握德布罗意假说的内容和意义。四了解海森伯不确定关系的意义。五了解波函数的概念及其统计解释，了解薛定谔方程极其重要性。量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，就建立了一套完整的量子力学理论.量子力学宏观领域经典力学现代物理的理论基础

2、量子力学相对论量子力学微观世界的理论起源于对波粒二相性的认识第一节黑体辐射普朗克量子假设一热辐射（1）热辐射实验证明不同温度下物体能发出不同的电磁波，这种能量按频率的分布随温度而不同的电磁辐射叫做热辐射.（2）单色辐射出射度单位时间内从物体单位表面积发出的波长在附近单位波长区间的电磁波的能量.单色辐射出射度单位：第一节黑体辐射普朗克量子假设（3）辐射出射度（辐出度）单位时间，单位面积上所辐射出的各种频率（或各种波长）的电磁波的能量总和.024681012钨丝和太阳的单色辐出度曲线21210468太阳可见光区

3、钨丝（5800K）太阳（5800K）钨丝第一节黑体辐射普朗克量子假设实验表明辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强.（4）黑体能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体.（黑体是理想模型）第一节黑体辐射普朗克量子假设会聚透镜空腔小孔平行光管棱镜热电偶测量黑体辐射出射度实验装置第一节黑体辐射普朗克量子假设0100020001.00.5二黑体辐射定律可见光区3000K6000K（1）斯忒藩—玻尔兹曼定律斯忒藩—玻尔兹曼常量（2）维恩位移定律常量峰值波长第一节黑体辐射普朗克量子假设例1（1）温度为室温

4、的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体单色辐出度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内，其温度应为多少？（3）以上两辐出度之比为多少？解（2）取（1）由维恩位移定律（3）由斯特藩—玻尔兹曼定律第一节黑体辐射普朗克量子假设例2太阳的单色辐出度的峰值波长，试由此估算太阳表面的温度.解由维恩位移定律对宇宙中其他发光星体的表面温度也可用这种方法进行推测。第一节黑体辐射普朗克量子假设除辐射测温外，黑体辐射的规律在现代科学技术和日常生活中有着广泛的应用，比如红外线遥感、红外线追踪。012361234

5、5瑞利-金斯公式实验曲线****************黑体辐射的瑞利—金斯公式经典物理的困难瑞利-金斯公式紫外灾难第一节黑体辐射普朗克量子假设三普朗克的量子假设普朗克常量能量子为单元来吸收或发射能量.普朗克认为：金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子，它吸收或者发射电磁辐射能量时，不是过去经典物理认为的那样可以连续的吸收或发射能量，而是以与振子的频率成正比的普朗克黑体辐射公式空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为第一节黑体辐射普朗克量子假设01236瑞利-金斯公式12345普朗克公式的理论曲线实验值***

6、*************第一节黑体辐射普朗克量子假设例3设有一音叉尖端的质量为0.050kg，将其频率调到，振幅.求（2）当量子数由增加到时，振幅的变化是多少？（1）尖端振动的量子数；解（1）基元能量第一节黑体辐射普朗克量子假设（2）在宏观范围内，能量量子化的效应是极不明显的，即宏观物体的能量完全可视作是连续的.第一节黑体辐射普朗克量子假设一光电效应的实验规律VA（1）实验装置光照射至金属表面,电子从金属表面逸出,称其为光电子.（2）实验规律截止频率（红限）几种纯金属的截止频率仅当才发生光电效应，截止频率

7、与材料有关与光强无关.金属截止频率4.5455.508.06511.53铯钠锌铱铂19.29第二节光电效应爱因斯坦的光量子论电流饱和值遏止电压瞬时性遏止电势差与入射光频率具有线性关系.当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸出（光强）遏止电压与光强无关第二节光电效应爱因斯坦的光量子论按经典理论，电子逸出金属所需的能量，需要有一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属表面为止.与实验结果不符.（3）经典理论遇到的困难红限问题瞬时性问题按经典理论,无论何种频率的入射光,只要其强度足够大，就能使电子具有足

8、够的能量逸出金属.与实验结果不符.第二节光电效应爱因斯坦的光量子论二爱因斯坦的光量子论（1）“光量子”假设光子的能量为（2）解释实验几种金属的逸出功金属钠铝锌铜银铂2.284.084.314.704.736.35爱因斯坦光电方程逸出功与材料有关对同一种金属，一定，，与光强无关第二节光电效应爱因斯坦的光量子论逸出功爱因斯坦方程产生光电效应条件条件（截止频率）光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电子数目越多，光