第7章光的量子性.pptVIP

第7章 光的量子性 MB? ? 瑞利 — 金斯公式 (1900年) 维恩公式 (1896年) 试验曲线 由经典理论导出的 M? (T)～? 公式都与实验结果不符合！ 物理学晴朗天空中的一朵乌云! * N.玻尔、M.玻恩、 W.L.布拉格、L.V.德布罗意、A.H.康普顿、M.居里、P.A.M 狄喇克、A.爱因斯坦、W.K.海森堡、 郞之万、W.泡利、普朗克、薛定谔 等 第五次索尔维会议与会者合影(1927年) 经典物理（18－19 世纪） 牛顿力学 热力学 经典统计力学 经典电磁理论 19世纪末趋于完善 ? 电磁理论解释了波动光学 开尔文：大厦基本建成 ··· 两朵乌云 M－M实验? 黑体辐射 ? 相对论 量子论 量子力学 近代物理（20世纪） ? 相对论 1905 狭义相对论 1916 广义相对论 － 引力、天体 ? 量子力学 A 旧量子论的形成（冲破经典－量子假说） 1900 Planck 振子能量量子化 1905 Einstein 电磁辐射能量量子化 1913 N.Bohr 原子能量量子化 B、量子力学的建立（崭新概念） 1923 de Broglie 电子具有波动性 1926 - 27 Davisson, G.P.Thomson 电子衍射实验 1925 Heisenberg 矩阵力学 1926 Schroedinger 波动方程 1928 Dirac 相对论波动方程 C、量子力学的进一步发展（应用、发展） 量子力学?原子、分子、原子核、固体 量子电动力学(QED)?电磁场 量子场论?原子核和粒子 　进一步认识的问题．．．． 　　本课程的主要教学内容： 　　量子理论的基本概念 　　量子力学解决问题的基本思路和方法 　对象的特点： 1) 微观：对象线度小 活动范围小 米 2) 粒子除了具有粒子性 还具有明显的波动性 3) 粒子的能量 角动量等物理量取值分立 完全脱离了经典物理的模式 讲课思路： 1)突破性的实验 实验规律（应掌握） 经典理论的困难 假设 确立新理论 2)实物粒子的波粒二象性 及量子力学解决问 题的基本方法 3)证明量子理论的一些重要实验（应掌握） 4)量子力学的应用举例 　　十七世纪以来，人们在经典理论的统治下，“一切自然过程都是连续的”这个概念被所有的人自然地接受。人们生活在宏观地世界上，对自然界的认识不可避免地有一定的局限性。 　　在研究黑体辐射规律时，经典理论遇到了困难，普朗克为了解释实验和理论之间的矛盾。提出了一个和经典理论格格不入的观点：能量取值是不连续的，在自然界中存在着最小的能量单元，?=hv，即量子的概念，他指出：自然界中存在着这样一些变化，它们的发生是越变的，这个思想就象一把金钥匙，打开了微观世界的大门，普朗克的能量假说对经典物理是一个巨大的突破，由此量子物理诞生。(1900.12.25) 　　普朗克初次提出自然界存在不连续的能量的设想时，当时并没有引起人们的注意，1908年总结1900年世界120项重大发现和发明时，并没有提到普朗克的量子假说，这在牛顿力学和麦氏电磁理论占统治地位的经典理论中不可能想象存在着不连续的能量，而普朗克本人也只是小心地透漏出这个不连续的设想，他只是为了解释黑体辐射中遇到的理论与实际不符的问题，并没有真正认识到量子概念在物理学中的地位，他甚至对自己提出的量子假设这一划时代的理论 而感到不安，而在1900年以后的几年内，他总想使自己的观点和经典理论调和起来，并纳入经典理论的范围，但都失败了。 　　然而普朗克的功绩是永不能抹杀的，20年后(1918年)，普朗克因为对量子理论的贡献而获得诺贝尔奖，并以他的名字命名常数h——现代物理学中最重要的普适恒量，可以和光速c相比，在德国成为享有极高荣誉德国科学家，2马克的硬币上印有普朗克的头象。 　　最早明确认识普朗克的能量子假设伟大意义的科学家之一是年轻的爱因斯坦，具有深刻洞察力的爱因斯坦意识到，经典理论是在一定条件下成立的理论，不能应用到微观世界发生的过程，他从普朗克能量子假设中得到重要的启示，他不仅支持能量子观点，而且还进一步发展能量子假说，提出光量子假说。 　　爱因斯坦认为光是由光子组成的粒子流，它不仅是一份份地被吸收、辐射，而且光所具有的能量也是聚集成一份份在空间传播，光子具有的能量也是?=hv。 　　用光量子理论成功地解释了光电效应。 第一节 热辐射 普朗克能量子假设 热辐射 : 由温度决定的物体的电磁辐射。 一. 热辐射 头部热辐射像 头部