新近代物理剖析复习进程.ppt

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1、新近代物理剖析六了解波函数及其统计解释.了解一维定态的薛定谔方程，以及量子力学中用薛定谔方程处理一维无限深势阱等微观物理问题的方法.四了解德布罗意假设及电子衍射实验.了解实物粒子的波粒二象性.理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和描述粒子性的物理量（动量、能量）之间的关系.五了解一维坐标动量不确定关系.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

2、领域经典力学现代物理的理论基础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一黑体黑体辐射（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频率在附近单位频率区间（或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：单色辐射出射度单位：§17.1.1普朗克的能量子假说（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

3、太阳的单色辐出度曲线21210468太阳可见光区钨丝（5800K）太阳（5800K）钨丝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）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0100020001.00.5二斯特藩—玻尔兹曼定律维恩位移定律可见光区3000K6000K（1）斯特藩—玻尔兹曼定律斯特藩—玻尔兹曼常量（2）维恩位移定律常量峰值波长例1（1）温度为室温的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使

4、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0123612345瑞利-金斯公式实验曲线****************三黑体辐射的瑞利—金斯公式经典物理的困难瑞利-金斯公式紫外灾难四普朗克假设普朗克黑体辐射公式（1900年）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

5、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01236瑞利-金斯公式12345普朗克公式的理论曲线实验值****************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（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.一光

6、电效应实验的规律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§17.1.2光电效应和爱因斯坦的光量子论电流饱和值瞬时性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实验规律4.06.08.010.0(1014Hz)0.01.02.0Uc(V)CsNaCaUc=K-U0与入射光强无关光电子的最大初动

7、能为只有当入射光频率v大于一定的频率v0时，才会产生光电效应0称为截止频率或红限频率按经典理论，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.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，就能使电子具有足够的能量逸出金属.与实验结果不符.二光子爱因斯坦方程（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爱因斯坦方程逸出功与材料有关对同一种金属，

8、一定，，与光强无关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，光电流越大.（时）光子射至金属表面，一个光子携带的能量将一次性被一个电子吸收，若，电子立即逸出，无需时间积累（瞬时性）.（3）的测定爱因斯坦方程遏止电势差和入射光频率的关系例1波长为450nm的单色光射到纯钠