第十五章量子力学基础.ppt

量子物理
第15章
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1899年开尔文在欧洲科学家新年聚会的贺词中说:物理学晴朗的天空上, 飘着几朵令人不安的乌云
黑体辐射
迈克尔逊
—莫雷实验
光电效应
氢原子光谱
康普顿效应
量子力学
狭义相对论
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量子论发展沿革
早期量子论
量子力学
相对论量子力学
普朗克能量量子化假说
爱因斯坦光子假说
康普顿效应
玻尔的氢原子理论
德布罗意物质波
薛定谔方程
波恩的物质波统计解释
海森伯的测不准关系
狄拉克把量子力学与狭义相对论相结合
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内容提要
§ 黑体辐射普朗克的量子假设
§ 光电效应光的波粒二象性
§ 康普顿效应
§ 氢原子玻尔理论
§ 德布罗意波实物粒子的二象性
§ 不确定度关系
§ 量子力学简介
§ 氢原子的量子理论简介
§ 多电子原子中的电子分布
§ 激光
§ 半导体
§ 超导电性
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一、热辐射(Heat radiation)
1. 热辐射:
由于物体中的分子、原子受热激发而向外辐射电磁波
2. 平衡热辐射:
§ 黑体辐射普朗克量子假说
物体吸收的能量
性质
任何温度下,任何物体都会发生热辐射
辐射的波谱是连续的
温度,辐射的能量,短波的成分
=
物体辐射的能量
特点
物体处于平衡热辐射时,温度不变
辐射本领越强,吸收本领越强;反之亦然
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1) 单色辐出度 M( T )
2) 辐出度 M( T )
在给定温度下,单位时间内,从物体表面单位面积上辐射出的波长在λ附近单位波长间隔内的能量
在给定温度下,单位时间内,从物体表面单位面积上发出的所有波长的电磁波的总能量
3) 单色吸收比和单色反射比
对不透明物体
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能完全吸收各种波长电磁波而无反射和透射的物体
二、绝对黑体和黑体辐射的基本规律
1. 绝对黑体( absolute black body )
2. 基尔霍夫定律( kirchhoff 's law )
在平衡辐射的条件下,物体的单色辐出度和单色吸收系数之比是一个与温度和频率有关的普适量,而该普适量就是绝对黑体的单色辐出度。
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3. 黑体辐射的实验定律
2) 维恩位移律
1) 斯特藩-玻耳兹曼定律
M0(T)
l
2200K
2000K
1800K
1600K
m
应用:可通过测定的辐出度计算出温度。如测量太阳表面温度;在冶炼金属中测定炉温。
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三、经典理论的困难
短波一致,但长波有偏离
1. 维恩公式
M
l
紫外灾难
2. 瑞利—金斯公式
长波一致,但短波有偏差大
瑞利—金斯线
维恩线
实验结果
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与实验结果惊人地符合
h = ×10-34 J·s
1. 普朗克公式
普朗克线
M
l
维恩线
瑞利-金斯线
四、普朗克量子假说
普朗克常量
说明:
1) 普朗克公式是个经验式
2) 普朗克公式可以推导出其他四个公式
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