《光学》光的量子性7-1√.ppt

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1、1ClicktoeditMastersubtitlestyle济南大学物理学院光学optics光学济南大学物理学院普物教研室电子教案电子教案2光学课件目录济南大学理学院yyyy-M-复习上节课主要内容第六章光的吸收色散和散射§6.1光的吸收朗伯定律吸收与介质折射率的关系——复折射率一般吸收与选择吸收§6.2光的色散一、色散的概念二、正常色散与反常色散三、相速与群速的概念§6.3光的散射光的散射——光通过某些介质（光学性质不均匀）时，在偏离正常传播方向上有光出射的现象。散射可改变入射光的光强空间分布、偏振态或频

2、率频率不改变的散射有：瑞利散射、米氏散射、廷德尔散射。频率改变的散射有：拉曼散射、布里渊散射。瑞利散射的特点：1.散射光的波长与入射光的波长相同（光频不变的散射）。2.散射光的强度与波长的四次方成反比。瑞利散射定律3.散射光的光强（自然光入射）（γ方向的光强）γ散射光方向4.自然光入射时，各方向的散射光一般为部分偏振光，在垂直入射光方向上的散射光为线偏振光，沿入射光方向或其逆方向的散射光仍为自然光。第七章光的量子性§7.1黑体辐射§7.1.1两种不同形式的辐射√§7.1.2基尔霍夫热辐射定律√§7.1.3黑体

3、辐射的实验规律√§7.1.4黑体辐射的经典理论及其与实验的矛盾√§7.1.3能量子假设和普郎克公式√§7.2光的粒子性及其实验基础§7.2.1光电效应√§7.2.2康普顿效应是说明光的粒子性的另一个重要的实验√§7..3光的波粒二像性第七章光的量子性§7.1黑体辐射§7.1.1两种不同形式的辐射对辐射源补充能量的方式，以及在辐射过程中辐射源原子或分子的内部运动状态是否发生变化，分为两种辐射：一、发光：辐射源原子或分子内部运动状态发生变化相联系的辐射发光有以下几种形式：1.电致发光：电能直接转化为光能的过程。如

4、：火花放电，辉光放电等。2.光致发光：由外来的光照射或预照射后，物体本身的发光。如：荧光、磷光、日光灯等。3.化学发光：由于化学反应而发光的过程。如：燃烧。4.阴极射线致发光：由电子束轰击而引起的物质发光.如：荧光屏。5、热致发光：物体加热到一定程度也会发光如：食盐在火焰中发出的钠黄光。二、热辐射物体由于其内部原子、分子具有热运动而以电磁波的形式向外辐射能量的过程称为热辐射。热辐射与热发光的区别：1.热辐射在任何温度下（T>0K)都能进行。2.热辐射是辐射源与周围物体之间热传递的一种方式。热辐射在不断地向外辐

5、射能量，同时也吸收外界热量，最后达到热平衡。3.热辐射的辐射谱是连续谱，而热发光辐射谱为线状谱或带状谱。4.热辐射在气体、液体、固体之间均可发生，而热发光则主要发生在稀薄气体中。§7.1.2基尔霍夫热辐射定律一、与辐射场有关的几个物理量单位体积内物体的总辐射能量，称为辐射场的能量密度。能量密度（U）单位体积内，物体所辐射出的频率在ν附近单位频率间隔内的辐射能量，称为能量密度的谱密度或光谱能量密度.2.光谱能量密度U(v)光谱能量密度与总能量密度的关系单位时间内，通过辐射场中某一面积的辐射能。也称为辐射功率。单

6、位时间内，通过辐射场中某一面积的频率在v附近单位频率间隔内的辐射能量称为光谱辐射通量。3.辐射通量4.光谱辐射通量φ（v）单位表面积所发出的辐射通量。5.辐射出射度R频率在v附近单位频率间隔内的辐射出射度。辐射场中物体所吸收的辐射通量与照射到该物体上的辐射通量之比。用A表示。如不是物体辐射而是被照射相应的有辐照度和光谱辐照度，用E和e(v)表示。频率在v附近单位频率间隔内的吸收率,用a表示。6.光谱辐出度r(v)7.吸收率8.光谱吸收率二、基尔霍夫热辐射定律基尔霍夫热辐射定律主要讨论辐出度与吸收率之间的关系。

7、如图所示的系统，最终要达到热平衡。处于热平衡的任何物体，它的光谱辐出度与光谱吸收率之比是一个频率与温度的普适函数,与物体的性质无关。(基尔霍夫热辐射定律)§7.1.3黑体辐射的实验规律一、绝对黑体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。基尔霍夫定律中的普适函数就是黑体的光谱辐出度绝对黑体模型开有一个小孔的绝热等温孔腔。空腔黑体二、黑体辐射谱的测定及实验规律绝对黑体单色辐出度按波长分布实验1.实验装置T热电偶平行光管绝对黑体三棱镜2.实验曲线0123456λ(μm)17

8、00K1500K1300K1100K3.几个实验定律（1）斯忒藩——玻尔兹曼定律曲线下的面积等于绝对黑体在一定温度下的辐射出射度，即（斯忒藩——玻尔兹曼常数）（2）维恩位移定律最大值所对应的波长为。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。——峰值波长。维恩位移定律指出：§7.1.4黑体辐射的经典理论及其与实验的矛盾一、维恩经验公式式中，α1、α2为常数，c为真空中光速。维恩公式仅在短