一了解熱輻射的有關(guān)概念和黑體輻射的有關(guān)定律

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1、第十三章量子力學(xué)基礎(chǔ)一了解熱輻射的有關(guān)概念和黑體輻射的有關(guān)定律。二理解普朗克的量子假設(shè)，理解愛因斯坦的光量子理論及其對(duì)光電效應(yīng)的解釋。教學(xué)基本要求三掌握德布羅意假說的內(nèi)容和意義。四了解海森伯不確定關(guān)系的意義。五了解波函數(shù)的概念及其統(tǒng)計(jì)解釋，了解薛定諤方程極其重要性。量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的歷史.其間，經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到20世紀(jì)30年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論.量子力學(xué)宏觀領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)現(xiàn)代物理的理論基礎(chǔ)量子力學(xué)相

2、對(duì)論量子力學(xué)微觀世界的理論起源于對(duì)波粒二相性的認(rèn)識(shí)第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)一熱輻射（1）熱輻射實(shí)驗(yàn)證明不同溫度下物體能發(fā)出不同的電磁波，這種能量按頻率的分布隨溫度而不同的電磁輻射叫做熱輻射.（2）單色輻射出射度單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的波長(zhǎng)在附近單位波長(zhǎng)區(qū)間的電磁波的能量.單色輻射出射度單位：第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)（3）輻射出射度（輻出度）單位時(shí)間，單位面積上所輻射出的各種頻率（或各種波長(zhǎng)）的電磁波的能量總和.024681012鎢絲和太陽的單色輻出度曲線21210468太陽可見光區(qū)鎢絲（5800K）太

3、陽（5800K）鎢絲第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)實(shí)驗(yàn)表明輻射能力越強(qiáng)的物體，其吸收能力也越強(qiáng).（4）黑體能完全吸收照射到它上面的各種頻率的電磁輻射的物體稱為黑體.（黑體是理想模型）第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)會(huì)聚透鏡空腔小孔平行光管棱鏡熱電偶測(cè)量黑體輻射出射度實(shí)驗(yàn)裝置第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)0100020001.00.5二黑體輻射定律可見光區(qū)3000K6000K（1）斯忒藩—玻爾茲曼定律斯忒藩—玻爾茲曼常量（2）維恩位移定律常量峰值波長(zhǎng)第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)例1（1）溫度為室溫的黑體，其單色輻出度的峰值所對(duì)

4、應(yīng)的波長(zhǎng)是多少？（2）若使一黑體單色輻出度的峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在紅色譜線范圍內(nèi)，其溫度應(yīng)為多少？（3）以上兩輻出度之比為多少？解（2）?。?）由維恩位移定律（3）由斯特藩—玻爾茲曼定律第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)例2太陽的單色輻出度的峰值波長(zhǎng)，試由此估算太陽表面的溫度.解由維恩位移定律對(duì)宇宙中其他發(fā)光星體的表面溫度也可用這種方法進(jìn)行推測(cè)。第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)除輻射測(cè)溫外，黑體輻射的規(guī)律在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，比如紅外線遙感、紅外線追蹤。0123612345瑞利-金斯公式實(shí)驗(yàn)曲線********

5、********黑體輻射的瑞利—金斯公式經(jīng)典物理的困難瑞利-金斯公式紫外災(zāi)難第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)三普朗克的量子假設(shè)普朗克常量能量子為單元來吸收或發(fā)射能量.普朗克認(rèn)為：金屬空腔壁中電子的振動(dòng)可視為一維諧振子，它吸收或者發(fā)射電磁輻射能量時(shí)，不是過去經(jīng)典物理認(rèn)為的那樣可以連續(xù)的吸收或發(fā)射能量，而是以與振子的頻率成正比的普朗克黑體輻射公式空腔壁上的帶電諧振子吸收或發(fā)射能量應(yīng)為第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)01236瑞利-金斯公式12345普朗克公式的理論曲線實(shí)驗(yàn)值****************第一節(jié)黑體輻射普朗克量子

6、假設(shè)例3設(shè)有一音叉尖端的質(zhì)量為0.050kg，將其頻率調(diào)到，振幅.求（2）當(dāng)量子數(shù)由增加到時(shí)，振幅的變化是多少？（1）尖端振動(dòng)的量子數(shù)；解（1）基元能量第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)（2）在宏觀范圍內(nèi)，能量量子化的效應(yīng)是極不明顯的，即宏觀物體的能量完全可視作是連續(xù)的.第一節(jié)黑體輻射普朗克量子假設(shè)一光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律VA（1）實(shí)驗(yàn)裝置光照射至金屬表面,電子從金屬表面逸出,稱其為光電子.（2）實(shí)驗(yàn)規(guī)律截止頻率（紅限）幾種純金屬的截止頻率僅當(dāng)才發(fā)生光電效應(yīng)，截止頻率與材料有關(guān)與光強(qiáng)無關(guān).金屬截止頻率4.5455.508.06

7、511.53銫鈉鋅銥鉑19.29第二節(jié)光電效應(yīng)愛因斯坦的光量子論電流飽和值遏止電壓瞬時(shí)性遏止電勢(shì)差與入射光頻率具有線性關(guān)系.當(dāng)光照射到金屬表面上時(shí)，幾乎立即就有光電子逸出（光強(qiáng)）遏止電壓與光強(qiáng)無關(guān)第二節(jié)光電效應(yīng)愛因斯坦的光量子論按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有一定的時(shí)間來積累，一直積累到足以使電子逸出金屬表面為止.與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符.（3）經(jīng)典理論遇到的困難紅限問題瞬時(shí)性問題按經(jīng)典理論,無論何種頻率的入射光,只要其強(qiáng)度足夠大，就能使電子具有足夠的能量逸出金屬.與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符.第二節(jié)光電效應(yīng)愛因斯坦的光量子論二愛

8、因斯坦的光量子論（1）“光量子”假設(shè)光子的能量為（2）解釋實(shí)驗(yàn)幾種金屬的逸出功金屬鈉鋁鋅銅銀鉑2.284.084.314.704.736.35愛因斯坦光電方程逸出功與材料有關(guān)對(duì)同一種金屬，一定，，與光強(qiáng)無關(guān)第二節(jié)光電效應(yīng)愛因斯坦的光量子論逸出功愛因斯坦方程產(chǎn)生光電效應(yīng)條件條件（截止頻率）光強(qiáng)越大，光子數(shù)目越多，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光電子數(shù)目越多，光