[物理]11-25量子1.ppt

其中A为阴极金属的电子逸出功 红限频率 —爱因斯坦光电效应方程 与实验结果 一致! 由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献,爱因斯坦获得1921年诺贝尔物理学奖 但1910年前,并未被物理学界接受！ 普朗克在推荐爱因斯坦为柏林科学院院士时说： “ · · · 光量子假设可能是走得太远了。” 光子的动量 频率、波长描述波动性 四、光(电磁辐射)的波粒二象性 质量、动量描述光的粒子性 ??? ? m.p h 狭义相对论的动量和能量的关系 因为没有静止的光子, 所以光子的静能量 0 0 = E 光子的质量 光子的本质： 光既具有波动性,又具有粒子性 A + K K2 K1 K3 K4 K5 光电管 光电倍增管 五、光电效应的应用 例:设有一功率P =1W的点光源,距光源d=3m处有一钾薄片.假定钾薄片中的电子可以在半径约为原子半径r =0.5?10-10m的圆面积内收集能量,已知钾的逸出功A=1.8eV,求: 解:光子接受辐射的截面为? r2,在距光源为d的球面上 假定这些能量全部吸收,为达到电子逸出所需时间 光电效应实验证明仅仅不超过10-9 s (1)按照经典电磁理论,计算电子从照射到逸出需要多少时间; (2)如果光源发出的波长为?=589.3nm的单色光,根据光子理论,求每单位时间打到钾片单位面积上有多少光子. (2)每个光子的能量 距光源3m 处每单位面积能量 光子数为 i i S S 例:试计算光压. 设频率为? 的光子,以入射角i 入射平面镜(全部反射),并设单位体积内的光子数为n. 解: 每个光子的动量 在c(?1秒)?S 的体积内有 =F 光压强 ncS个光子在1秒内可与S碰撞. 作业P227 18-1,2,4,7,8. 教材量子部分的习题，书上18，19章共有60个。从中选出了35个题。详见“教材下册习题及答案校正版(学生用)”.为了节省大家的时间，现提出两点建议： 1、未推荐的题（即入选的35个之外的题）不看； 2．这35个题中有三到四成是略超基本要求的。请先阅读文件最后的“第18、19章课后习题知识点说明”. 本章内容： §18.1 光的量子性 §18.2 物质波 §18.3 一维定态问题 第18章 量子物理基础 玻尔氢原子理论 光的量子性 黑体辐射 光的粒子性 光电效应 §18-1 光的量子性 康普顿效应 19世纪末20世纪初 物理学的两大谜 狭义相对论（1905） 1. Michelson-Morley 实验（1887） 2.Planck 方程式（1900） 量子力学（1925） 经典理论的困难 困难一. 热辐射规律 困难二.光电效应 康普顿效应 困难三.原子结构 困难四.固体比热容 热辐射现象 辐射能 黑体 连续的辐射能谱因温度而不同 2 总辐出度E(T): 3 单色吸收比 ? (T)； 单色反射比 ? (T) 1 单色辐出度M?: 对于不透明物体有: 黑体: ? (T)=1; ? (T)=0 . 一、热辐射基本概念 单位:W/m2 18-1-1 黑体辐射 基尔霍夫辐射定律的简要说明 B An A3 A2 A1 T 把几个温度不同的物体B,A1,A2,?????An 放入与外界隔绝的真空封闭容器内 各物体间互不接触。 B是绝对黑体 A1,A2,?????An不是绝对黑体 经一段时间后，这些物体与容器达到共同温度T 热平衡状态 —— 平衡热辐射 1、相同温度下，不同物体的辐出度不同——吸收系数也应不同. 2、辐出度较大的物体吸收系数也必然较大. 黑体的单色辐出度随波长和温度的变化规律很重要. 黑体是理想模型,近似黑体如图: 基尔霍夫定律:在同样温度下,各种不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比的比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度. 实验用类似模型可以控制不同的恒定温度,并设置色散装置,可测量黑体的单色辐出度. 二、黑体辐射的实验定律 黑体单色辐出度 在热平衡条件下，黑体辐射的实验能谱曲线 7500K 4500K 测量物体的单色辐出度的实验装置 A L1 B1 P B2 L2 C 黑体辐射单色辐出度实验结果 ??nm M?0 0 1 2 3 4 5 从理论找出符合实验的函数关系 1893年,维恩参照麦克斯韦速率分布函数给出 维恩理论曲线如图，短波部分符合很好，长波区差一些. 后来,瑞利和金斯把能量均分定理用于电磁辐射,得到 理论曲线如图，波长很长时与实验相符. M.Planck 德国人1858－1947 三、普朗克黑体