量子物理前三节题库.pptx

16. 1 量子物理学的诞生—— 普朗克量子假设 16. 2 光电效应 爱因斯坦光子理论 16. 3 康普顿效应及光子解释 16. 4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 16. 6 波函数 一维定态薛定谔方程 第16章 量子物理基础 本章内容： 16. 5 微观粒子的波粒二象性 不确定关系 16.7 电子自旋 四个量子数 16. 8 原子的电子壳层结构 16.1 量子物理学的诞生—— 普朗克量子假设 热辐射 : 由温度决定的物体的电磁辐射。 热辐射的基本概念 入射 反射 透射 吸收 辐射 物体辐射电磁波的同时也吸收电磁波 辐射和吸收达到平衡时，物体的温度不再变化，此时物体的热辐射称为平衡热辐射。 单色辐出度 —- 在一定温度T 下，物体单位表面积在单位时间内发射的波长在λ~ λ +d λ 范围内的辐射能与波长间隔的比值， 即 ? (4)物体的辐射本领与温度、材料有关； 辐射本领越大，吸收本领也越大。 热辐射的特点: (1)连续 (2)温度越高,辐射越强 (3)频谱分布随温度变化 黑体辐射 绝对黑体(黑体)：能够全部吸收各种波长的辐射且不反射 和透射的物体。 黑体辐射的特点 ： 与同温度其它物体的热辐射相比，黑体热辐射本领最强 煤烟 约99% 黑体模型 （带有小孔的空腔） 黑体热辐射 温度 材料性质 经典物理的解释及普朗克公式 MB? ? 瑞利 — 金斯公式 (1900年) 维恩公式(1896年) 普朗克公式(1900年) 实验曲线 普朗克常数 h = 6.626×10-34 J·s （为得到这一公式，普朗克提出了能量量子化假设） 电磁波 普朗克能量子假设 若谐振子频率为 v ，则其能量是 　hv , 2hv, 3hv , …, nhv , … 　 首次提出微观粒子的能量是量子化的，打破了经典物理学中能量连续的观念。 普朗克常数 h = 6.626×10-34 J·s 腔壁上的原子 (谐振子) 能 量 与腔内电磁场交换能量时，谐振子能量的变化是 hv (能量子) 的整数倍. 意义 打开了人们认识微观世界的大门,在物理学发展史上起了划时代的作用. 伏安特性曲线 16.2.1 光电效应的实验规律 (1) 饱和电流 iS (2) 遏止电压 Ua iS :单位时间 阴极产生的光电子数… ∝ I 16.2 光电效应 爱因斯坦光子假说 iS3 iS1 iS2 I1 I2 I3 -Ua U i I1I2I3 光电子最大初动能和? 成线性关系 遏止电压与频率关系曲线 和v 成线性关系 (实验装置示意图) ?0 A (3) 截止频率 ?0 (4) 即时发射: 迟滞时间不超过 10-9 秒 经典物理与实验规律的矛盾 电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与 光强 I 有关) 逸出，不应存在红限 ?0 。 当光强很小时，电子要逸出，必须经较长时间的能量积累。 只有光的频率 ? ? ?0 时，电子才会逸出。 逸出光电子的多少取决于光强 I 。 光电子即时发射，滞后时间不超过 10–9 秒。 总结 光电子最大初动能和光频率? 成线性关系。 光电子最大初动能取决于光强，和光的频率 ? 无关。 16.2.2 爱因斯坦光子假说 光电效应方程 光是光子流 ，每一光子能量为 h? ，电子吸收一个光子 （A 为逸出功） 即一个电子脱离金属表面时为克服表面阻力所需做的功 单位时间到达单位垂直面积的光子数为N，则光强 I = Nh? . I 越强 , 到阴极的光子越多, 则逸出的光电子越多。 电子吸收一个光子即可逸出，不需要长时间的能量积累。 光频率? A/h 时，电子吸收一个光子即可克服逸出功 A 逸出 ( ? o= A/h) 。 结论 光电子最大初动能和光频率 ? 成线性关系。 一铜球用绝缘线悬挂于真空中，被波长为 ?=150 nm 的光照射。已知铜的逸出功为 4.5eV 。 铜球失去电子后带正电，电势升高，使束缚电子的势垒也升高，设铜球表面的电势为U ，逸出电子的速度为v ，铜的逸出功为A，爱因斯坦光电效应方程为 逸出电子的最大动能为零时，铜球电势达最高U max，有 解 例 铜球因失去电子而能达到的最高电势。 求 光子动量 16.2.3 光（电磁辐射）的波粒二象性 光子能量 光子质量 粒子性 波动性 光电效应的应用 光电管: 光电开关, 红外成像仪,光电传感器等 光电倍增管: (微光)夜视仪 测量波长在 200