1黑体辐射和光电效应.pptVIP

DUT 常葆荣 * * 例题 以实线表示确定频率的单色光照射某金属，产生光电效应的伏安曲线，虚线表示采用频率更高的单色光，但是保持光强不变进行光电效应实验的伏安曲线。问：下图中哪个正确？为什么？ 0 0 0 0 (A) (B) (C) (D) I ?? Nh? I 确定： ? ? ? N ?? 光电子个数 ? ? iM ? ? ? ? DUT 常葆荣 * * 0 理想U-I曲线 实测U-I曲线 请思考… DUT 常葆荣 * * 原子模型 1、汤姆逊原子模型 电子射向原子，应该被正电荷吸住。但是…… 实验事实——高能电子很容易穿过。 电子 正电荷 DUT 常葆荣 * * 2、卢瑟福实验与原子核式模型 ??粒子源 金箔 ??粒子碰撞金箔之后，散射角的最大值可接近150。，发生的概率为1/8000 ?1911年，提出原子核式模型。 DUT 常葆荣 * * 3、经典理论下核式模型遇到的困难 ?原子不稳定；?原子光谱是连续谱 根据不同的 n 值把氢原子的光谱分成不同的线系。 m n 都是正整数 氢原子光谱 R =1.096776?107 m –1 里德堡常数 n =1： m=2、3、4……——拉曼系（L. S.） n =3： m=4、5、6、……——帕邢系（P. S.） n =2： m=3、4、5、……——巴尔末系（B. S.） ?经典理论认为，电磁波与发射振子的频率是相应的。最简单的氢原子中居然有那么多的谐振子？ DUT 常葆荣 * * 原子中所有的电子都处于确定的轨道。——具有确定的能量，不辐射电磁波。 4、玻尔理论 （1）定态 （2）量子化条件 （3）能级的概念 当原子中的电子从高能态Em跃迁到低能态 En 时辐射电磁波， 频率为 电子在圆形轨道上运动，角动量 DUT 常葆荣 * * DUT 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 常葆荣 DUT 常葆荣 * * 普朗克——1900年，能量子解释黑体辐射； 爱因斯坦——光量子解释光电效应； 玻尔——1913年，能级解释原子核式模型与氢光谱； 德布罗意——1923年，提出实物粒子的波粒二象性； 海森伯、薛定谔、玻恩、狄拉克——量子理论。 19世纪末一系列重大的发现，揭开了近代物理学的序幕。 DUT 常葆荣 * * 19.1 量子物理学的早期证据 一、 基本概念 基本性质：温度? ?发射的能量? ? 电磁波的短波成分? 黑体辐射 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。 分子的热运动使物体辐射电磁波的波谱是连续的——其能量按波长分布曲线随温度而变化。 火炉 暗红色 温 度 不 断 升 高 橙色 黄白色 青白色 平衡热辐射：物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量，即物体的辐射和吸收达到平衡，物体的温度不再变化，达到热平衡状态。这时物体的状态可用一确定的温度来描述。 DUT 常葆荣 * * 温度相同的不同物体的M?曲线也不同，还与物体的材料性质有关。 单位：Wm-2 在一定温度T下，物体单位面积在单位时间内发射的波长在?~?+d? 范围的电磁波的能量为dM? 定义 单位 Wm-3 2、光谱单色辐射出射度 同一物体，不同温度下 M? 曲线不同。 曲线下面积 T 辐射出射度（辐射本领）M(T)—在一定温度T下，物体单位面积在单位时间内发射的各种波长的总辐射能。（单位面积的辐射功率） ——反应了同一个物体在不同温度下辐射能按波长分布的情况 DUT 常葆荣 * * 在同一温度下，物体对不同频率的辐射，反射、吸收能力不同。 定义 单色反射率 单色吸收率 3、单色反射率r ? 与吸收率a ? 根据能量守恒定律，对每一种 频率都有 反射率 吸收率 不透明 在同一温度下，不同物体对同一频率的辐射，反射、吸收能力不同。 DUT 常葆荣 * * a? ? 1 的物体称 黑体，它能全部吸收射到其表面的一切热辐射。黑体的单色辐射出射度是各种材料中最大的。 寻找黑体单色辐射出射度，成为研究平衡热辐射场的中心任务。 1、基尔霍夫定律（1859年12月） 二、 基本定律 在相同的温度下，各种不同的物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收率之比值都相等， 且等于在该温度下黑体对同一波长的单色辐出度。 物理含义：好的吸收体也是好的辐射体。 黑体的单色辐出度，只与温度和频率有关，与材料无关。 DUT 常葆荣 * *