第二十二章波粒二象性.pptVIP

* 第二十二章 波粒二象性 §22－1热辐射 物体在任一温度下发射从红外线、 可见光到紫外线的现象。 火 炉 600度 1000度 400度 因辐射与温度有关，故称热辐射 1、热辐射 一、基本概念 2、黑体 定义：物体的吸收率 黑体模型——空腔上的小孔 绝对黑体： 的物体 3、辐射出射度（辐出度） 定义：在单位时间内从物体单位表面上所辐射出去的各 种波长电磁能量的总和称为该物体的辐射出射度 （简称辐出度）。 如果单位时间从物体单位表面上辐射出去的在 的电磁能量为 ，则定义单色辐出度 为 表示单位时间内从物体单位表面辐射出去的在 附近单位波长间隔内的电磁能量。表示了辐射能量 随波长 的分布，有： 吸收多的物体辐射也多， 好的吸收体也是好的辐射体 这说明，只要知道黑体的单色 辐出度，就可以了解各种物体 的单色辐出度。 4、基尔霍夫定律 1860年，基尔霍夫指出：物体单色辐出度与吸收率的 比值与物体的性质无关，是温度T和波长 的普适函 数 实际物体单色辐出度与黑体单色辐出度之比为发射率： 黑体 ，黑体的单色辐出度为 二、黑体辐射实验规律 1、黑体辐出度 的实验规律 1879年，斯特藩实验指出： 2、黑体单色辐出度 的实验规律 曲线最大值对应的波长称为峰值波长 3、维恩位移定律（1839年）（理论推导） 随温度升高向短波方向移动 地球上常温物体 太阳表面 只有T＝800K以上的物体，可见光部分才有可能观察 能量。 三、普朗克黑体辐射公式 1、经典物理学公式 1896年，维恩根据统计物理学导出黑体辐射理论公式 短波部分与实验相符，但 长波部分与实验偏离。 1900年，瑞利根据电动力学与统计物理学能量按自由度 均分原理，得出： 短波部分与实验偏离。 长波部分与实验结果相符。 2、普朗克黑体辐射公式 1900年，普朗克综合维恩公式与瑞利公式“凑出”经验 公式 （1）由普朗克公式，得出斯特藩定律 （2）由普朗克公式，得出维恩位移公式 （3）长波段 普朗克公式过渡到瑞利金斯公式 （4）短波段 普朗克公式过渡到维恩公式 4、伟大意义 1905年 爱因斯坦的光子假说 1913年 玻尔氢原子理论（旧量子论） 1924年 德布罗意物质波假设 1927年 海森伯、薛定谔的量子力学 1931年 狄拉克的相对论量子力学 （但经典理论认为谐振子的能量是连续分布的） 可推导出黑体单色辐出度公式 3、普朗克量子假说 1900年普朗克指出：假设对于一定频率 的带电谐振 子具有能量 是 的整数倍，即 §22－2光的波粒二象性 一、光电效应 1、光电效应现象 R K1 K2 E G V 光电管 K A 2、光电效应的实验规律 3、光电效应方程 1905年，爱因斯坦提出了光子理论： 光在空间传播时以能量子的形式一份一份传播。 一束光则是以光速c运动的粒子流，称为光子。 （1）在单位时间内，受光照射的金属表面释出的光电子 数与入射光强度成正比。 （2）光电子的初动能随入射光的频率 线形增加，而 与入射光强度无关。 （3）每种金属都有一个截止频率（称为红限频率），当 入射光的频率低于红限频率时，不可能产生光电效应。 （4）光电效应是瞬时发生的。 频率为 的光子具有的能量： h为普朗克常量 光电效应的实质解释为光子与电子的碰撞作用。电子吸收 了一个光子的能量 ，一部分消耗于逸出金属表面是所 需的逸出功 ；另一部分则是光电子的初动能 。 由能量守恒定律有： 光电效应方程 h? - - 金 属 束缚 电子 - - - A 由光子理论（光子假设和光电效应方程）对光电效应现象 的解释： （1）由方程看出光电子初动能与入射光频率的线性关系 解释了第二条。 （2）按光子假说，一定频率的光，强度愈大，其光子数目 愈多。因此，照到金属上，释出的光电子数目愈多，饱和 光电流愈大。解释了第一条。 （3）按光子理论，光照射金属时，一个光子的全部能量一 次由一个电子吸收，无需积累时间，因而解释了瞬时性 （第四条）。 （4）关于红限频率的解释， 由 可看出 不逸出电子 红限频率 二、康普顿效应（散射） 1、康普顿效应现象及实验规律 早在1904年伊夫（AS . Eve)发现?射线 被物质散射后波长变长的现象