1、1.第十五章：量子力學(xué)的基礎(chǔ)(光的量子性質(zhì))。首先，在學(xué)習(xí)本章之后，我們應(yīng)該：1。掌握熱輻射、輻射和黑體的概念；2.斯蒂芬玻爾茲曼定律和維也納位移定律大師；3.了解黑體輻射能量分布曲線、普朗克公式、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)；教學(xué)重點(diǎn)：黑體輻射、斯蒂芬玻爾茲曼定律、維恩位移定律。3.小時(shí)：2-3小時(shí)；2.第1節(jié)黑體輻射(紅外和可見光輻射)；1.熱輻射：是指由分子原子的熱運(yùn)動(dòng)或與溫度相關(guān)的輻射引起的輻射現(xiàn)象。2.熱輻射的原因：物體中的原子一直在做熱運(yùn)動(dòng)？在激烈的碰撞中，總是有原子吸收動(dòng)能進(jìn)入激發(fā)態(tài)，而處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定和跳躍的！多余的能量以電磁波的形式輻射出來，形成熱輻射。問題與思考：熱輻射的本

2、質(zhì)？1.熱輻射):3，3，3。性質(zhì)(1)輻射的能量隨著物體的溫度而變化(電磁波的波長(zhǎng)變化)?；蛘咦⒁猓旱蜏匚矬w輻射的遠(yuǎn)紅外線不易探測(cè)；高溫物體放射可見光和紫外線，容易被感知和感覺到，如陽光照射和爐子加熱。問題與思考：人體輻射在冬天和夏天是一樣的嗎？(2)所有物體都在不斷輻射電磁波。為什么？進(jìn)一步思考：物體輻射和吸收！如果一個(gè)物體的輻射能等于它同時(shí)吸收的輻射能，那么這個(gè)物體的溫度保持不變，這就是熱平衡輻射。推論：物體的輻射能小于它同時(shí)吸收的輻射能，物體的溫度會(huì)上升；否則，溫度會(huì)降低。注意！物體的吸收和輻射是不相等的，但過程是緩慢的，并且在短時(shí)間內(nèi)有一個(gè)確定的溫度。描述物體熱輻射的引入，4。熱量輻

3、射平衡)，5，5，5，5。光輝。一個(gè)物體在單位時(shí)間和單位表面積上的輻射能稱為輻射能，用M(T)表示。單位是Wm-2。物體對(duì)單色光的輻射稱為單色光輻射。對(duì)于該范圍內(nèi)波長(zhǎng)的輻射，那么在：的某個(gè)溫度下，物體對(duì)所有波長(zhǎng)的總輻射是：好的！輻射和能量吸收是物體的屬性，輻射是復(fù)雜的。問題與思考：這是一個(gè)物體在一定溫度下的總亮度。任何溫度下的總輻射量？如果一個(gè)物體吸收了所有的入射電磁波能量，它就被稱為黑體。黑體可以吸收投射在其表面的所有波長(zhǎng)的輻射能。顯然，黑體是一個(gè)理想的模型。二。黑體輻射)1。黑體，2。黑體模型實(shí)驗(yàn)室的黑體模型！黑洞。生活中的黑體模型？注：實(shí)驗(yàn)表明，在一定溫度下，黑體輻射能量按波長(zhǎng)分布。問題

4、與思考：理想模型范疇，你學(xué)到了什么？如何得到黑體的能譜？當(dāng)黑體模型被加熱時(shí)，小孔發(fā)出的輻射就是黑體輻射。黑體輻射的能量分布曲線可以通過用光譜技術(shù)將空腔發(fā)射的輻射發(fā)射到光譜中并測(cè)量各種波長(zhǎng)的功率來獲得。3。黑體輻射能譜曲線，a是黑體，B1PB2是光譜系統(tǒng)，c是熱電偶，測(cè)量黑體能譜曲線的實(shí)驗(yàn)圖，8，注意圖片！你能找出規(guī)則嗎？(2)在任何溫度下，都有輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)。(3)隨著溫度的升高，輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。(1)隨著溫度的升高，各波長(zhǎng)的能量增加，總輻射能量增加。注：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)，黑體輻射的兩個(gè)重要定律可以歸納為：9，4。兩個(gè)重要定律(1) 1)斯特凡和玻爾茲曼定律，相關(guān)聯(lián)系：斯特凡建立

5、了黑體總輻射率與絕對(duì)溫度之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，并制作了輻射高溫計(jì)。1884年，玻爾茲曼根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)理論證明了該公式的建立，所以這個(gè)定律被稱為斯蒂芬玻爾茲曼定律。實(shí)驗(yàn)表明，總輻射能量M(T)=M(T)d與絕對(duì)溫度T的四次方成正比，即M(T)=T4=5.6710-8w/m2太陽的輻射！10，(2)維恩位移定律，維恩根據(jù)熱力學(xué)理論指出：m=b/T常數(shù)b=2.89810-3mk這個(gè)結(jié)果叫做維恩位移定律。相關(guān)鏈接：韋恩獲得了1911年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)？在應(yīng)用中，每條曲線對(duì)應(yīng)一個(gè)具有最大輻射能的波長(zhǎng)(峰值波長(zhǎng))m，m隨溫度的升高向短波方向移動(dòng)。m，11，應(yīng)用維恩位移定律，已知溫度，確定物體輻射電磁波的波長(zhǎng)范

6、圍，如人體溫度為35(308k)，物體輻射電磁波的峰值波長(zhǎng)m是多少？眾所周知，m是發(fā)光體的溫度，例如太陽的m=490nm納米(藍(lán)綠色光)，太陽的溫度是多少？T=b/m=5918k注意結(jié)果！在遠(yuǎn)紅外范圍內(nèi)，m=b/308=9310-7m=93000A，12。問題與思考：兩大定律的缺陷？如何給出與實(shí)驗(yàn)曲線完全一致的黑體輻射公式(即m與t的關(guān)系)？熱像圖：通常癌細(xì)胞會(huì)升高溫度(0.5)。利用這一特性，我們可以判斷癌癥在人體中可能出現(xiàn)的位置。生活中：加熱鐵塊的顏色從紅色變成黃色，然后變成白色。趁熱看火更好。在1877年，J.W.S.Rayleigh)1877使用了經(jīng)典的電磁理論和根據(jù)自由度劃分能量的原

7、理：m(t)=C1-4特金斯(1890)也從另一個(gè)角度給出了這個(gè)結(jié)論，所以它被稱為瑞利希金斯公式，注意！該公式在長(zhǎng)波區(qū)符合曲線，而在短波區(qū)M(T)趨于無窮大，這與曲線不符。在歷史上，它被稱為“紫外線災(zāi)難”。1900年，著名物理學(xué)家開爾文發(fā)表了展望新世紀(jì)的演講。他自信地說，物理大樓已經(jīng)建成，未來的物理學(xué)家只需要做一些修補(bǔ)工作。晴空中只有兩朵烏云，一朵與黑體輻射有關(guān)，另一朵與邁克爾遜實(shí)驗(yàn)有關(guān)。14，維恩(1896)通過熱力學(xué)理論提出輻射率M(T)與麥克斯韋速率分布之間的關(guān)系是相似的，并由此得出M(T)=C1-5eC2/T，問題與思考：為什么上述公式不能很好地解釋黑體的輻射問題？韋恩輻射公式，注意！

8、該公式與短波區(qū)曲線一致，長(zhǎng)波區(qū)誤差較大。15，3。普朗克量子假說，1。主要內(nèi)容：黑體被認(rèn)為是由許多帶電諧振子組成的分子和原子，可以被認(rèn)為是能吸收和輻射電磁波的帶電線性諧振子。諧振子只能處于某些特定的能量狀態(tài)，并且每個(gè)狀態(tài)的能量只能是最小能量0的整數(shù)倍。0是處于最低能量狀態(tài)的諧振子的能量，它與諧振子的振動(dòng)頻率成正比，即0=h，因此諧振子的能量是E=n0=nh，其中n=1，2和3是正整數(shù)，稱為量子數(shù)，0的最小能量稱為量子。注意！假設(shè)的中心內(nèi)容是什么？1，2，16，2。普朗克公式，1900年，馬克思普朗克根據(jù)能量量子化假說，擬合了實(shí)驗(yàn)曲線(插值法)，得到了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式：相關(guān)聯(lián)系：普朗克解決了當(dāng)時(shí)經(jīng)典

9、物理學(xué)無法解釋的關(guān)鍵問題之一，“黑體輻射”，提出了量子假說，為20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。他獲得了1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。注意！這個(gè)公式與實(shí)驗(yàn)曲線完全一致，叫做普朗克公式。光電效應(yīng)電子在適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射下從金屬表面逃逸的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。18，相關(guān)聯(lián)系：A .愛因斯坦在1905年3月發(fā)表了一篇論文光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的思辨觀點(diǎn)，將普朗克的量子觀點(diǎn)擴(kuò)展到光在空間中的傳播，提出了光量子的假說，即光子的概念，并解釋了光電效應(yīng)。怎么解釋？問題與思考：愛因斯坦方程的物理意義，光電效應(yīng)方程：19，實(shí)踐與應(yīng)用：光電效應(yīng)的應(yīng)用，20，光的波粒二象性：光具有波和粒子的性質(zhì)。波動(dòng)表現(xiàn)在光的傳播過程中，而粒子表現(xiàn)在

10、光的傳播過程中根據(jù)相對(duì)論，能量E總是與質(zhì)量相關(guān)，即，E=mc2并給出光子能量：E=h光子動(dòng)態(tài)質(zhì)量：m=h/c2光子動(dòng)量：P=mc=h/c=h/光強(qiáng)：I=nh(n是單位時(shí)間通過單位面積的光子數(shù))，21，3，22節(jié)，注意！(1)波長(zhǎng)變長(zhǎng)，即光子能量h變小。與散射材料特性有關(guān)。(2)波長(zhǎng)的變化光子=-0=c(1-cos)=2csin2/2，(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)量c=0.00243nm，康普頓波長(zhǎng)，注意！c與散射物質(zhì)無關(guān)，但與它有關(guān)：A.H .康普頓在1923年做X射線光子與電子碰撞的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射X射線的波長(zhǎng)變長(zhǎng)了。他獲得了1927年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。如何解釋康普頓效應(yīng)？23，問題與思考：如何從理論上解釋康普頓效應(yīng)？光子和電子在散射原子外層彈性碰撞的結(jié)果。因?yàn)樵优c外部電子的結(jié)合很弱，并且電子的熱能與X光子的能量相比可以忽略不計(jì)，所以散射體中的外部電子可以被視為靜態(tài)自由電子。當(dāng)入射的X光子與自由電子彈性碰撞時(shí)，入射光子的一部分能量被轉(zhuǎn)換成電子的動(dòng)能，這使得散射光子的能量小于入射光子的能量，因此頻率降低，波長(zhǎng)變長(zhǎng)。這是能量的守恒和轉(zhuǎn)化！注意！根據(jù)光子理論，可以進(jìn)行定量分析。24.第四部分是物質(zhì)的波動(dòng)性。1924年，德布羅意根據(jù)自然的對(duì)稱性提出了物理粒子的波動(dòng)性質(zhì)(1929年獲得諾貝