大学物理_5_第3章_光的本质.ppt

*;本章主要讲解四个方面问题： 1）黑体辐射 2）光电效应 3）康普顿效应 4）光的波粒二象性;1、热辐射;2、绝对黑体------一个物体如果能完全吸收投射到其表面的任何波长的辐射能，即不反射，也不透射，我们称这种物体为绝对黑体，简称黑体。;3、黑体辐射的实验规律; 单色辐出度 辐射出射度;① 斯忒藩—玻耳兹曼定律;如：太阳单色辐出度最大处波长 ?m ～ 0.49 ?m → T = 5900 K;如下图所示，太阳辐射谱--大气层外的太阳辐射曲线同5900K的黑体辐射曲线类似。太阳光穿入大气层时被大气吸收，水汽和二氧化碳在红外区强烈吸收太阳辐射，臭氧在紫外区强烈吸收太阳辐射。 ;人体体温310K(370C) ～ ?m =9.35?m “辐射高温计”，“炉火纯青”等等 宇宙背景辐射 ?m～0.1cm →T =2.7K;【例题】在地球大气层外测得太阳辐射谱，它的极值波长为490 nm，设太阳为黑体，求：① 太阳表面温度 T；② 太阳表面单位面积的辐射功率？ ;普朗克能量子假设;瑞利 — 金斯公式 (1900年);普朗克公式的得来,起初是半经验的,即利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利—金斯公式衔接起来,在得到了公式后,普朗克才设法从理论上去论证它。;普朗克能量子假设; 量子假说与物理学界几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则直接矛盾，因此许多物理学家不予接受。普朗克本人也曾几度(前后花费15年时间)想倒退，回到经典物理学的立场上去。但是，“无济于事，我们必须与量子理论共处”。;本章主要讲解四个方面问题： 1）黑体辐射 2）光电效应 3）康普顿效应 4）光的波粒二象性; 1887年，赫兹在作放电实验时偶然观察到光电效应现象。1900年，赫兹的同事勒纳德（P. Lenard）指出：光电效应是金属中电子吸收入射光的能量而从表面逸出的现象。1905年，伟大的物理学家爱因斯坦从理论上对光电效应作出了科学的解释。;1、光电效应的实验规律;① 饱和光电流与入射光强成正比。 ② 光电子最大初动能与光强无关，与入射光频率有关。 ③ 从光照射到阴极表面到发射光电子所需的时间间隔小于10-9秒数量级，与光的强弱无关，不存在时间延迟。;1905年爱因斯坦提出：在某些条件下，光的能量好象集中成一团，即所谓的光子。当光子射向金属表面时，入射光子与金属中的电子碰撞，电子吸收一个光子的能量hν，一部分用来克服金属对它的束缚，即消耗在逸出功W上，另一部分转化为电子离开金属表面后的初动能。;①可以解释饱和光电流与入射光强成正比 （光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大）；;③可以解释“红限频率”的存在 （从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到红限频率） ；; 紫外光;哈哈，我赢了;【例题】已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是 1.2 eV，而钠的红限波长是 540 nm，那么入射光的波长是＿＿＿＿＿nm。 ;【例题】已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是 1.2 eV，而钠的红限波长是 540 nm，那么入射光的波长是＿＿＿＿＿nm。 ;4、爱因斯坦光子理论;本章主要讲解四个方面问题： 1）黑体辐射 2）光电效应 3）康普顿效应 4）光的波粒二象性;康普顿散射装置如下图所示。X射线源发射一束波长为?0的X射线，投射到一块石墨上。从石墨中出射的X射线沿着各个方向，这称为散射。散射光强度及其波长用X射线谱仪来测量。 ;康普顿接受爱因斯坦的观点，认为X射线的光子好比一个个小刚球，每一个不但有能量E=h?，而且具有动量p=h/?(?? =c)。;本章主要讲解四个方面问题： 1）黑体辐射 2）光电效应 3）康普顿效应 4）光的波粒二象性;光究竟是什么？ 从光在传播过程中发生的干涉、衍射、偏振(未讲)等现象来看，光具有波动的特性，可以用波长、频率和相位等概念来描述。 从光与物质相互作用过程中发生的黑体辐射、光电效应、康普顿散射等现象来看，光具有粒子的特性，可以用能量和动量等概念来描述。;光具有波粒二象性;光具有波粒二象性;THE END