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大学物理第五版ch15.1-15.3
(2)强度变化 弱 强 重物质(多数电子处于强束缚状态 ) 强 弱 轻物质(多数电子处于弱束缚状态 ) l l0 波长 吴有训实验结果 15. 3 康普顿效应 * * 15. 1 热辐射 普朗克能量子假设 15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说 15. 3 康普顿效应 15. 4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 15. 6 波函数 一维定态薛定谔方程 第15章 量子物理基础 本章内容: 15. 5 微观粒子的波粒二象性 不确定关系 15. 7 氢原子的量子力学描述 电子自旋 量子概念是 1900 年普朗克首先提出的,距今已有一百多年的历史. 其间,经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力,到 20 世纪 30 年代,就建立了一套完整的量子力学理论. 量子力学 宏观领域 经典力学 现代物理的理论基础 量子力学相 对 论 量子力学 微观世界的理论 起源于对波粒二相性的认识 量子物理基础 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 1. 热辐射的基本概念 说明 :(1) 任何物体在任何时候都存在着发射和吸收电磁辐射的过程。 (2) 不同物体在某一频率范围内发射和吸收电磁辐射的能力是不同的。 (3) 同一物体在某频率范围内发射电磁波的能力强,吸收的能力也强。 1)热辐射:由温度决定的物体的电磁辐射。 15.1.1 热辐射 2)平衡热辐射:辐射和吸收达到平衡时,物体的温度不再变化而处于热平衡的状态。 例:头部热辐射像 头部各部分温度不同,因此它们的热辐射存在差异,这种差异可通过热象仪转换成可见光图象。 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 运动身体时各部分温度的分布 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 表示: ? 或 单位: 4)辐出度: 3)单色辐出度: 在一定温度T 下,物体在单位时间内从单位表面积发出的电磁波的辐射能量。 表示: 关系: 在一定温度T 下,物体在单位时间内从单位表面积发出的单位波长区间的(波长在?附近)电磁波的辐射能量。 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 热辐射的特点: (1) 连续。 (2) 温度越高,辐射越强。 (3) 辐射频谱分布(波长或频率)随温度变化。 (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。 2. 黑体辐射 黑体(绝对黑体): 能够全部吸收各种 波长的辐射且不反 射和透射的物体。 煤烟 约99% 黑体模型 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 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。 黑体热辐射 温度 材料性质 辐出度和单色辐出度表示为: 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 1. 斯特藩—玻尔兹曼定律 斯特藩—玻尔兹曼常量 2. 维恩位移定律 常量 峰值波长 0 1000 2000 1.0 0.5 可见光区 3000K 6000K 15.1.2 斯特藩 — 玻尔兹曼定律 维恩位移定律 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 应用:测高温物体温度。 0 1 2 3 6 1 2 3 4 5 瑞利-金斯公式曲线 实验曲线 * * * * * * * * * * * * * * * * 瑞利 - 金斯公式 紫外灾难 3. 黑体辐射的瑞利—金斯公式 经典物理的困难 15.1 热辐射 普朗克能量子假设 4.普朗克能量子假设 (1) 黑体腔壁是由无数带电谐振子组成。这些谐振 子不断吸收和辐射电磁波与腔内辐射场交换能量。 — 能量子 (2) 这些谐振子具有的能量是分立的,它们只能取 0, ,当振子与腔内辐射场交换能量时, 能量改变值只能是 的整数倍。 即: 量子数 —— 普朗克常量 意义:首次提出微观粒子的能量是量子
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