分子光学讲解.ppt

由波尔兹曼分布及能量量子化得到了普朗克黑体辐射公式 （7-20） 与实验结果完全符合。 四．光的波粒二象性 三.黑体经典辐射理论： 1.斯特藩—玻耳兹曼定律 Stefan（德）Boltzman（奥） 总辐射通量 与黑体温度的四次方成正比 斯特藩—玻耳兹曼常量 物理含义：描绘了总辐射通量与温度关系，未涉及 具体形式。 2. 维恩位移定律 维恩 (Wilhelm Wien 德国人 1864-1928) 1893年由理论推导而得 其中：c是真空中光速 说明： (1)给出辐出度 初步形式，但 仍不确定。 (2)维恩位移定理： 时， －峰值波长 ?m ?缺陷： “紫外灾难”， 维恩线 瑞利-金斯线 紫外灾难 实验曲线 3.瑞利-金斯公式 §7.3普朗克能量子假说 -为了解释黑体辐射的规律 1．普朗克假设： （1）物质中原子、分子由线性谐振子构成； （2）每一线性谐振子发出一列单色波； （3）热平衡时，谐振子向外发驻波。 2．能量子概念： （1）能量量子化： ?谐振子振动能量不连续变化； ?能量只取基本能量单位的整倍数值： （2）能量子概念： 允许谐振子改变的最小能量： 称能量子。 一般取： h称为普朗克常数 §7.4光电效应 研究对象： 与光相互作用的介质 研究内容： 光作用后的电效应 地 位： 近代物理开端 一．光电效应： 1．光电效应概念： 光照射在“金属”表面，金属中有电子逸出的现象。 定义： 说明： ①由金属中逸出的电子称光电子。 ②光电子要有一定的能量才能从金属表面逸出，否则停留在金属表面 爱因斯坦在光电效应的研究中应用普朗克的能量量子化假说说明了光不仅具有波的性质，而且具有粒子的性质。 2．实验装置： 窗口 阴极 阳极 光束 光电子 光电管：抽成真空的玻璃容器中装有阴极和阳极，阴极表面涂油感光金属层。 (1)饱和电流 与入射光强成正比。 3.实验规律： 由阴极发出的电子朝各个方向运动，当受到外界电场的作用，朝阳极移动，当阴阳极两端的电压增大到一定值时，光电子全部到达阳极，光电流最大，达到饱和 。 但饱和电流的大小与电压没有关系，而是与入射光强成正比。 (2) 遏止电压（使所有电子都不能定向移动而停留在阴极表面的电压为遏止电压，即光电流为0时所对应的电压）与入射光强度无关.与入射光频率成正比 遏止电压大,光电子初始动能大。遏制电压的大小与入射光强度无关，而与其频率成正比 电压为零时电流不为零, 说明阴极被光照射后释放出的光电子有一定的初动能. 它还可以靠本身动能达到阳极形成光电流. 反向电压值达到截止电压时, 光电流为零, 说明此时光电子的最大初动能与所受的反向电压对应电能相等。 代入 当 时, 称作截止频率（红限）. 当入射光频率小于红限时,光电子动能为零. (4) 光电子释放和光照几乎是同时的,弛豫时间 约为10-9秒, 即使光照很弱也是这样. 遏止电压与频率成线性关系. (3)红限 截止频率 当入射光的频率大于一定值时才有光电子逸出，所对应的最小频率称为截止频率 二．波动理论的困难： 1．金属内部结构： 电子受原子核束缚，只有获得能量，才能逸出。 逸出功：电子克服原子核的束缚所做的功。 最小动能： 2．波动说困难： 与光强成正比 (1)饱和电流 由于原子核的束缚，金属中的电子不能自动跳出，只有当光子照射给它能量，电子获得的能量增大到一定程度，才能挣脱原子核的束缚跳出，但跳出的数量不一定增多，有可能一个电子得到很大能量，对此规律解释不清。 上述观察到的实验现象试用波动理论来解释 * §6.2介质对光的吸收 研究对象： 各向同性均匀介质 研究内容： 透明的相对性 一．吸收的基本概念： 1．定义： 光在介质“内部”传播过程中，光强随传播距离增大而衰减，光能转化为其它形式的能量，这种能量转化的过程称光的吸收。 2．特征： 任何介质对任何波长电磁波或多或少均有吸收 宇宙间不存在完全无吸收的绝对透明介质 第六章．光的吸收、散射和色散 说明： ①透明具有相对性 ②真空不吸收任何电磁波，而真空不是介质。 3．吸收定律： 条件： 单色平行光通过各向同性均匀介质 内容： 设入射光强 出射光强 经厚度为 的介质吸收后光强由 变为 则 ： 称为布格—朗伯定律 说明： （1）“－”号表明 厚度增大，光强减小 （2） 称吸收系数，对于给定的入射光，吸收系 数可认为不变，量纲为 （3） 物理意义：光强减小到原