早期量子论和量子力学的准备详解演示文稿.ppt

早期量子论和量子力学的准备详解演示文稿
第一页，共三十四页。
（优选）早期量子论和量子力学的准备
第二页，共三十四页。
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量子力学
黑体辐射
光电效应
氢原子光谱
康普顿效应应
经典物理学
会会议上提出一个黑体辐射公式

普朗克常数
维恩线
第十四页，共三十四页。
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普朗克常数
--- h 是一个普适常数
普朗克能量子假定： 振子的能量不连续。
E = n  ， n = 1, 2 , 3...
 = h
--- 能量子
基本物理思想：
 辐射黑体中的分子、原子可看作线性谐振子
 振动时向外辐射能量（也可吸收能量）
 物体发射或吸收电磁辐射时
交换能量的最小单位是“能量子”
 = h
二、普朗克量子假设：
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普朗克的思想是完全背离经典物理，受到当时许多人的怀疑和反对，包括当时的物理学泰斗---洛仑兹。乃至当时普朗克自已也想以某种方式来消除
这一关系式。他写道：
我试图将 h 纳入经典理论的范围，但这样的尝试都失败了，这个量非常顽固，后来他又说：
普朗克的能量子假说导致了量子力学的产生，普朗克也成为量子力学的奠基人，于1918年获得诺贝尔奖。1900年12月14日成为量子物理的诞生日
在好几年内我花费了很大的劳动，徒劳地去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。但我从这种深入剖析中也获得了极大的好处，我终于确切地知道能量子 将在物理中发挥出巨大作用。
1900年12月14日普朗克在德国物理学会的例会上以题为“关于正常谱中能量分布定律的理论”条理清晰地推导和论证了他得到的黑体辐射公式。
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光电效应
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实验装置：
GD为光电管，光通过石英窗口照射阴极K，光电子从阴极表面逸出。
光电子在电场加速下向
阳极A 运动，形成光电流。
实验规律如下：
A
R
i
V
A
K
GD
I
光电效应——光照射某些金属时能从表面释放出电子的效应。产生的电子称为光电子。
改变A，K几间的电势差VAK，可测的光电流I 随VAK的变化关系(伏安特性曲线)
一、光电效应的实验规律
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1. 光电流和入射光强度关系
入射光频率一定时，饱和光电流强度 im与入射光强度成正比。
伏安特性曲线
2. 光电子的初动能和入射光频率的关系
与频率 有关，
存在红限频率
Va
0

Cs
Na
Ca
截止电压Va与光强 I 无关,
K…常数；V0与材料有关。
3. 光电效应和时间的关系
光电转换时间极短 <10-9s(即使光非常非常弱)。
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1 .光辐射是由在真空中以速率 c 传播的光量子组成的粒子流
每个光量子的能量与辐射频率 的关系为
2. 爱因斯坦方程
为电子逸出功， 为光电子的最大初动能。
实验规律：



经典电磁理论：
光波能量只与光强和振幅有关，与频率无关，
不能解释截止频率，
不能解释瞬时性。
二、经典理论的困难
三、爱因斯坦的光量子假设
N为单位时间垂直通过单位面积的光子数
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1）一个光子被金属中的一个自由电子整体吸收 ---- 瞬时性
3）爱因斯坦方程表明：
4）入射光子能量必须大于逸出功 A 红限频率
实验：
3、解释光电效应
2） I  光子数 N  打出光电子多  im 
在确定的光强下 I = N h 打出的最多电子数就是N →饱和电流
爱因斯坦方程
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光的波粒二象性
能量
质量
动量
基本关系式
粒子性：能量 动量P
波动性：波长 频率
一些情况下 突出显示波动性，如光的干涉和衍射
一些情况下 突出显示粒子性，如光电效应等
光具有波粒二象性
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四、光电效应的应用
光控继电器、自动控制、
自动计数、自动报警等.
光电倍增管
放大器
接控件机构
光
光控继电器示意图