第十五章 量子物理基础1.ppt

第十五章 —— 量子物理基础 * 在本世纪初，发生了三次概念上的革命，它们深刻地改变了人们对物理世界的了解，这就是狭义相对论（1905年）、广义相对论（1916年）和量子力学（1925年）。 杨振宁在《爱因斯坦对理论物理学的影响》一文中（1979）说： 第十五章 量子物理基础 第十五章 —— 量子物理基础 * 量子力学的发展历程： A .量子化概念的形成（旧的量子理论） 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 Davisson, G.P.Thomson 电子衍射实验 1925 Heisenberg 矩阵力学 第十五章 量子物理基础 第十五章 —— 量子物理基础 * C. 量子力学的进一步发展 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 1926 Schrdinger 波动方程 1928 Dirac 相对论波动方程 第十五章 量子物理基础 第十五章 —— 量子物理基础 * §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 玻尔氢原子理论 第十五章 量子物理基础 §15.5 微观粒子的波粒二象性 §15.6 波函数 薛定谔方程 §15.7 量子力学对氢原子的描述 §15.8 原子的电子壳层结构 第十五章 —— 量子物理基础 * §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 一. 热辐射： 1、热辐射 : 由温度决定的物体的电磁辐射。 热辐射——分子热运动导致物体辐射电磁波， 温度不同时，辐射的波长分布不同 2、对热辐射的初步认识 1）任何物体任何温度均存在热辐射 2）热辐射谱是连续谱 3）热辐射谱与温度有关 温度? 发射的能量? 电磁波的短波成分? 第十五章 —— 量子物理基础 * §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 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。 3、平衡热辐射 加热一物体，物体的温度恒定时物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量这时得到的辐射称为平衡热辐射。 第十五章 —— 量子物理基础 * §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 红外夜视仪 第十五章 —— 量子物理基础 * 红外夜视图 §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 第十五章 —— 量子物理基础 * 第十五章 —— 量子物理基础 * §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 二. 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。 与同温度其它物体相比，黑体热辐射本领最强 黑体模型 黑体热辐射 （平衡态） 温度 材料性质、形状 ——研究热辐射的理想化模型 -- 黑体 1859年 基耳霍夫证明： 第十五章 —— 量子物理基础 * 0.5 1.0 1.5 2.0 10 5 0 MB? (10-7 × W / m2 · ?m) ? (? m) 可见光 5000K 6000K 3000K 4000K 黑体辐射规律 §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 第十五章 —— 量子物理基础 * 三. 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) 为解释这一公式，普朗克提出了能量量子化假设。 试验曲线 §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 第十五章 —— 量子物理基础 * 四.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 §15.1 热辐射 普朗克能量子假设 M.Planck 德国人 1858－1947 辐射黑体中的分子、原子可看作线