第16章量子光學(xué)

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1、第五篇近代物理十九世紀(jì)八十年代，經(jīng)典物理學(xué)建立了完整的三大理論體系：牛頓力學(xué)；熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理及經(jīng)典電動力學(xué)。運(yùn)用經(jīng)典理論，原則上可以解決物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律。十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，在解釋高速世界和微觀領(lǐng)域的物理現(xiàn)象和物理事實(shí)時，迫使人們采用新的物理思想和觀點(diǎn)。由此誕生了相對論和量子力學(xué)。它們形成了近代物理學(xué)的基石。近代物理是整個自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)，改造了人們的思想，并對哲學(xué)思想和其它社會思想產(chǎn)生了深刻的影響。返回畫眉鳥（宋）歐陽修百囀千聲隨意移，山花紅紫樹高低。始知鎖向金籠聽，不及林間自在啼。原子物理基礎(chǔ)量子物理學(xué)基礎(chǔ)凝聚態(tài)物理基礎(chǔ)亞

2、原子物理基礎(chǔ)量子光學(xué)基礎(chǔ)主題目錄近代物理誕生的前夜1895年侖琴發(fā)現(xiàn)X--射線W.K.侖琴(1845--1923)因發(fā)現(xiàn)X--射線獲1901年首屆諾貝爾物理獎。1895年，侖琴正在做陰極射線實(shí)驗(yàn)，為了避開光的影響，用黑紙把管子包了起來。他奇怪的發(fā)現(xiàn)，在不遠(yuǎn)的熒光屏上有微弱的光發(fā)出來，這決不是陰極射線的作用。以后，對這種未知射線（即X—射線）連續(xù)地觀察了七周，又發(fā)現(xiàn)它在磁場中不偏轉(zhuǎn)；而且有強(qiáng)的穿透能力。1895年12月28日宣讀了報(bào)告“論新的射線”。值的注意的是，當(dāng)時，陰極射線管已經(jīng)用了30年，而且也有人發(fā)現(xiàn)過此現(xiàn)象，但未引起注意。正如恩

3、格斯所說，他們是“當(dāng)真理碰到鼻子尖上的時侯，還是沒有得到真理的人”。1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性H.A.貝克勒爾（1852--1908）因發(fā)現(xiàn)天然鈾元素的放射性獲1903年諾貝爾物理獎在X—射線發(fā)現(xiàn)不久，貝克勒爾很快想到，如果把熒光物質(zhì)放在強(qiáng)光下，是否在發(fā)射熒光的同時，也發(fā)射X—射線。于是，他把熒光物質(zhì)用黑紙包起來，在太陽下暴曬。，發(fā)現(xiàn)在底片上有與熒光物質(zhì)相同的形狀感光。過幾天后，他想再作實(shí)驗(yàn)，但是陰天無太陽出來，于是他隨意地把鈾化合物和底片一起放在了抽屜里。幾天后驚奇發(fā)現(xiàn)底片被感光了。后用鈾化合物進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，證明鈾化合物放出一種人眼看

4、不到的射線。（1867--1936）（法籍波蘭）繼貝克勒爾后，1898年居里夫婦相繼發(fā)現(xiàn)鐠，鐳及釷的放射性M.S.居里P.居里因發(fā)現(xiàn)元素鐠，鐳及釷的放射性獲1903年諾貝爾物理獎居里夫婦在進(jìn)行研究工作簡陋的實(shí)驗(yàn)室母女同研究實(shí)驗(yàn)室居里夫人與女兒居里夫人和密里根1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子J.J.湯姆遜(1856-1940)（英）測出電子的荷質(zhì)比獲1906年諾貝爾物理獎上述一系列新的物理現(xiàn)象使人們認(rèn)識到，原子是由更小的粒子組成。原子的內(nèi)部肯定存在著新的物理規(guī)律。揭示了原子的內(nèi)部存在著更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)在十九世紀(jì)末物理學(xué)家面臨的新課題。由此，揭開了物理

5、學(xué)發(fā)展史上的新的一頁。返回第十五章量子光學(xué)波動性是電磁波。干射，衍射，偏振等特性粒子性光子。在與物質(zhì)相互作用時表現(xiàn)出來稱為光的波粒二象性。在高中物理中已經(jīng)提到物理光學(xué)中關(guān)于光的性質(zhì)的兩種觀點(diǎn)：光:本章在已有基礎(chǔ)上深化研究：11900年，普朗克為解決黑體輻射問題中的矛盾，提出了能量子的概念，但僅局限于振子的輻射過程。它成為物質(zhì)結(jié)構(gòu)問題的新的理論的起點(diǎn)。21905年，愛因斯坦首先突破了普朗克的認(rèn)識，提出電磁波能量普遍地以能量子的形式存在，即光子或光量子。量子光學(xué)成為近代交叉科學(xué)的基礎(chǔ)，例如，光物理學(xué)，光化學(xué)等。黑體熱輻射規(guī)律普朗克的量子假設(shè)

6、光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)光的波粒二象性內(nèi)容提要紅外遙感圖第一節(jié)熱輻射一熱輻射物體在一定的溫度下，都要輻射各種波長的電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，稱為熱輻射或溫度輻射。某物體環(huán)境入射吸收反射熱輻射概括起來講，在一定溫度下，任何物體都在不斷的與周圍環(huán)境之間進(jìn)行能量交換，其本質(zhì)是電磁能量。達(dá)到熱平衡時，物體溫度不變。在一定的溫度下，熱輻射的波長范圍是熱輻射時，輻射的波長范圍從零到無限大，形成連續(xù)譜。如暖氣片的輻射。二關(guān)于熱輻射的幾個概念輻射體熱輻射1單色輻出度輻射體的局部表面連續(xù)譜設(shè)為從輻射物體表面上單位面積上,單位時間所發(fā)射的波長在和范圍內(nèi)的

7、輻射能量。則在波長附近，單位波長內(nèi)輻射能量在一定溫度下，物體的總輻出度為僅與物體的絕對溫度有關(guān)。2總輻出度理解為在溫度時，單位時間內(nèi)，從單位面積上，波長為的輻射能。是絕對溫度和波長的函數(shù)。與物體的溫度和波長都有關(guān)。單位為3吸收比或吸收系數(shù)，反射比或反射系數(shù)吸收比或吸收系數(shù)反射比或反射系數(shù)二者的總和為一，即絕對黑體模型：一定溫度的空腔。吸收輻射三黑體輻射絕對黑體特點(diǎn)：能吸收一切波長的入射電磁波的物體。即吸收系數(shù)反射系數(shù)十九世紀(jì)末，物理學(xué)家從實(shí)驗(yàn)和理論兩個方面對熱輻射進(jìn)行了研究。尤其是對絕對黑體的熱輻射規(guī)律的研究。四基爾霍夫定律空腔（由絕熱

8、材料組成）絕對黑體達(dá)到熱平衡時，單色輻出度與單色吸收系數(shù)有或關(guān)鍵尋找絕對黑體的單色輻出度吉爾霍夫?qū)彷椛涞难芯坑刑厥庳暙I(xiàn)。1斯忒藩玻耳茲曼定律五根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出了黑體熱輻射的普遍定律.T實(shí)驗(yàn)裝置示意圖簡單