1、同學們好,第五篇 量子現(xiàn)象和量子規(guī)律,量子物理：近代物理學的支柱之一,兩朵烏云： 1. 邁克爾孫 莫雷實驗的“零結果” 2. 黑體輻射的“紫外災難”,新理論：相對論、量子力學， 深刻影響現(xiàn)代科技和人類生活,兩朵烏云 暴風驟雨 20世紀物理學危機,物理學正在臨產(chǎn)中，它孕育著的新理論將要誕生了。 列寧,結構框圖,黑體輻射的實驗規(guī)律,普朗克能量子假設,光與物質的相互作用,愛因斯坦光子理論,激光原理,氫原子光譜實驗規(guī)律,玻爾氫原子理論,學時： 6,第十五章 光的量子性,15.1 熱輻射 普朗克能量子假說,一、熱輻射 黑體輻射的實驗規(guī)律,1.熱輻射,組成物體的分子中都包含著帶電粒子，當分子作熱運動時物體

2、將會向外輻射電磁波，由于這種電磁輻射與物體的溫度有關，故稱熱輻射,2. 絕對黑體,物體對外來輻射能量的吸收、反射具有選擇性.,能全部吸收（不反射）任何波長的 入射輻射能的物體 絕對黑體,空腔的電磁輻射就可以認為是黑體輻射。,3. 絕對黑體的輻射定律,實驗發(fā)現(xiàn)：物體的電磁輻射能力與吸收能力一致。,單位時間內(nèi)，從物體表面單位面積上發(fā)射的,定義兩個物理量：,實驗表明，熱輻射能譜是連續(xù)譜，發(fā)射的能量及其按波長的分布是隨物體的溫度而變化的。,單位時間內(nèi)從物體表面單位面積上發(fā)射的各種波長的總輻射能,實驗曲線,實驗定律：,二、 經(jīng)典物理的困難,從經(jīng)典理論出發(fā)推,三、普朗克能量子假說,2. 能量子假設（模型）

3、,黑體：由大量包含各種固有頻率 的諧振子 組成的系統(tǒng),3. 意義：, 導出與實驗曲線相吻合的經(jīng)驗公式，解決了 黑體輻射的困難。, 引入能量量子化的概念，是量子物理開端， 為愛因斯坦光子論和玻爾氫原子理論奠定基礎。 “敲響近代物理晨鐘”, 普朗克恒量 h 已經(jīng)成為物理學中最基本、最重要的常數(shù)之一。特點：非常小，具有作用量量綱。,“我當時打算將基本作用量子h歸并到經(jīng)典理論范疇中去,但這個常數(shù)對所有這種企圖的回答都是無情的.”“企圖使基本作用量子與經(jīng)典理論調和起來的這種徒勞無功的打算,我持續(xù)了很多年,它使我付出了巨大的精力.” 普朗克,作用量是一個依賴于運動軌道的量，從功能角度考察 和比較客體的運動

4、(經(jīng)歷)。例：能量時間，長度動量 作用量量綱：L2MT-1,(A) h成為區(qū)分經(jīng)典理論與微觀理論的判據(jù) (B) h成為物理體系動力學變量測量精確度的極限,(M.Planck ,18581947),15.2 愛因斯坦光量子理論,(1) 光電效應是瞬時發(fā)生的,(2) 入射光頻率一定，飽和光電流與入射光強成正比,(3) 光電子初動能和入射光頻率的關系,遏止電壓的存在說明光電子具有初動能，,2. 經(jīng)典電磁波理論的困難,3. 愛因斯坦光子理論, 光是以光速運動的光子流, 每個光子能量和動量, 光強即光的能流密度,4. 光電效應方程,5. 愛因斯坦光子理論對光電效應的解釋,2)光強大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以 飽和光電流也大。,1) 電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出， 所以無須時間的累積過程。,4) 從光電效應方程中，當初動能為零時，可得到 紅限頻率：,光電效應現(xiàn)象在日常生活中已有了廣泛的應用,3) 從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率 成線性關系。,(1) 光電效應是瞬時發(fā)生的,(4) 對于任何金屬，存在一個紅限頻率0,(3) 光電子初動能和入射光頻率成線性的關系,(2)