[工学]94B5效应、康普顿效应、德布罗意波.pdf

第十五章 光的波粒二象性 （The Dual Nature of Waves and Particles of Light ） 引言：十九世纪末，随着人们对自然界的认 识从宏观领域进入微观领域，发现经典理论 在解释微观物理现象时处处碰壁。主要包含: ♠♠经典热力学理论无法说明黑体辐射的实 验规律 （“紫外灾难”） ； ♠♠光的波动理论对于光电效应和 x 射线的 康普顿效应无法解释(光是粒子还是波？)； ♠♠经典理论不能解释原子的稳定性和大小. 22:34 1 一、热辐射 一切物体都以电磁波的形式向外辐射能量。辐 射的能量与温度有关，称之为热辐射。 400 1000度 度 火 火 22:34 炉 炉 2 ★物体向外辐射的同时，也要从外界吸收。 几个概念： ◎平衡热辐射：辐射和吸收的能量恰好相等 的辐射。◆温度恒定不变。 ◎单色辐出度： dm ( T, )λ 单位时间、单位表面 M ( T, )λ 积上所辐射出的单位 dλ 波长间隔内的能量. ◎辐射出射度: 单位时间、单位表面 ∞ M (T) ∫0 M(λ,T)dλ 积上所辐射出的各种 波长电磁波的能量。 22:34 3 吸收能量 ◎吸收比 αλ( , T ) 入射总能量 反射能量 ◎反射比 ρλ( , T ) 入射总能量 ( , ) ( T, ) α1λ T +ρ λ 非透明物体 二、绝对黑体及其热辐射规律 绝对黑体：对于任意温度、任何波长，其 吸收比都恒为1 ，而无反射的物体。 ★用不透明材料制成一空心容器，壁上开 一小孔 ，可看成绝对黑体。 22:34 4 黑体辐射的实验规律： ••斯忒藩⎯玻耳兹曼定律 M B (T ) σT 4 σ 5.67=×10−8 W / （m2 ⋅K4 ） ••维恩位移定律 M B (λ, T ) 1700K T bλ m −3 b 2.897 ×10 m ⋅K