《量子光學(xué)》PPT課件

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1、量子物理1、經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程物理學(xué)經(jīng)典物理現(xiàn)代物理力學(xué)熱學(xué)電磁學(xué)光學(xué)相對(duì)論量子論非線性2、近年來(lái)的發(fā)展粒子物理：量子電動(dòng)力學(xué)、重整化方法天體物理：太陽(yáng)中微子短缺問(wèn)題引力波存在的問(wèn)題物體的速度能否超過(guò)光速的問(wèn)題生物物理有機(jī)體遺傳程序的研究（須運(yùn)用量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、X射線、電子能譜和核磁共振技術(shù)等）。非平衡熱力學(xué)及統(tǒng)計(jì)物理3、物理學(xué)發(fā)展的趨向?qū)W科之間的大綜合相互滲透結(jié)合成邊緣學(xué)科4、從經(jīng)典物理學(xué)到近代物理學(xué)過(guò)渡的三個(gè)重大問(wèn)題1887年的邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)否定了絕對(duì)參考系的存在；1900年瑞利和金斯用經(jīng)典的能量均分定理

2、說(shuō)明黑體輻射問(wèn)題，出現(xiàn)了所謂“紫外災(zāi)難”；1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性現(xiàn)象，說(shuō)明原子不是物質(zhì)的基本單元，原子是可分的。原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元；能量是連續(xù)變化的。量子力學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)量子光學(xué)第十五章19世紀(jì)末20世紀(jì)初光與物質(zhì)的相互作用熱輻射光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)光光在傳播過(guò)程中的表現(xiàn)干涉衍射偏振光的波動(dòng)性用光的經(jīng)典電磁理論可以很好的解釋用光的經(jīng)典電磁理論無(wú)法解釋，？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(guò)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

3、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)熱輻射15-1熱輻射一、熱輻射任何物體在任何溫度下都能輻射電磁波物體輻射能量的多少輻射能量按波長(zhǎng)的分布一定時(shí)間內(nèi)與物體的溫度有關(guān)這種與溫度有關(guān)的輻射稱為熱輻射熱輻射定性圖述先定性粗略描述某鐵球單位時(shí)間單位面積發(fā)射的輻射能隨鐵球的溫度變化其輻射能按波長(zhǎng)的分布情況亦發(fā)生變化熾熱狀態(tài)溫度逐漸下降可見光紅外線紫外線波長(zhǎng)曲線覆蓋面積示意單位時(shí)間、單位面積發(fā)射的各種波長(zhǎng)的總輻射能設(shè)

4、某物體單位時(shí)間單位面積l+l在某波長(zhǎng)微區(qū)域的輻射能為定義該物體對(duì)波長(zhǎng)的單色輻射出射度簡(jiǎn)稱單色輻出度是輻射體的輻射波長(zhǎng)和熱力學(xué)溫度的函數(shù)，且與物體的材料及表面情況有關(guān)。在一定溫度下輻出度設(shè)某物體單位時(shí)間單位面積l+l在某波長(zhǎng)微區(qū)域的輻射能為定義該物體對(duì)波長(zhǎng)的單色輻射出射度簡(jiǎn)稱單色輻出度是輻射體的輻射波長(zhǎng)和熱力學(xué)溫度的函數(shù)，且與物體的材料及表面情況有關(guān)。單色輻出度從物體單位表面上輻射的各種波長(zhǎng)的總輻射功率為稱為物體的輻射出射度，簡(jiǎn)稱輻出度其單位為其單位為單位時(shí)間的輻射能單位面積單位波長(zhǎng)我們周圍的物體在不斷地向外輻射能量，為

5、什么物體的溫度沒有下降？當(dāng)一個(gè)物體在單位時(shí)間內(nèi)從外界吸收的能量恰好等于物體因輻射而消耗的能量時(shí)，該物體的溫度保持恒定，這種狀態(tài)下的熱輻射稱為平衡熱輻射為定量描述物體吸收和反射外來(lái)輻射能量的能力引入吸收系數(shù)和反射系數(shù)物體吸收的能量入射到物體表面總能量吸收系數(shù)物體反射的能量入射到物體表面總能量反射系數(shù)在一定溫度下定義該物體對(duì)波長(zhǎng)的單色吸收系數(shù)簡(jiǎn)稱單色吸收系數(shù)T,lT,lT,l定義該物體對(duì)波長(zhǎng)的單色反射系數(shù)簡(jiǎn)稱單色反射系數(shù)T,l對(duì)于不透明物體依據(jù)的不同，物體可分為：1.選擇性吸收體：在一定溫度下，只對(duì)某些或某段波長(zhǎng)范圍的輻射

6、有明顯吸收，對(duì)其他波長(zhǎng)吸收很少。有色反光體2.灰體：?jiǎn)紊障禂?shù)是一個(gè)常數(shù)，但小于1.它對(duì)各種波長(zhǎng)的輻射有同等程度的吸收和反射.3.絕對(duì)黑體：在任何溫度下均能全部吸收投射到它上面的輻射，即吸收系數(shù)為1，反射系數(shù)為0.一般輻射的復(fù)雜性不透明體二、黑體輻射外來(lái)各種波長(zhǎng)的輻射能反射某些波長(zhǎng)的輻射能吸收某些波長(zhǎng)的輻射能（隨物而異）發(fā)射各種波長(zhǎng)的熱輻射能（故亦隨物而異）故一般物體的研究顯得較復(fù)雜。實(shí)際物體熱輻射的復(fù)雜性但理論研究表明各種同溫物體對(duì)同一波長(zhǎng)輻射能的單色吸收本領(lǐng)單色發(fā)射本領(lǐng)比值相同而且都等于一個(gè)同溫的“黑體”對(duì)同一波

7、長(zhǎng)輻射能的單色發(fā)射本領(lǐng)。黑體輻射成為研究實(shí)際物體熱輻射問(wèn)題的基礎(chǔ)。什么是黑體？（隨物而異）黑體不透明體二、黑體輻射外來(lái)各種波長(zhǎng)的輻射能反射某些波長(zhǎng)的輻射能吸收某些波長(zhǎng)的輻射能（隨物而異）（隨物而異）發(fā)射各種波長(zhǎng)的熱輻射能（故亦隨物而異）故一般物體的研究顯得較復(fù)雜。實(shí)際物體熱輻射的復(fù)雜性但理論研究表明各種同溫物體對(duì)同一波長(zhǎng)輻射能的單色吸收本領(lǐng)單色發(fā)射本領(lǐng)比值相同而且都等于一個(gè)同溫的“黑體”對(duì)同一波長(zhǎng)輻射能的單色發(fā)射本領(lǐng)。黑體輻射成為研究實(shí)際物體熱輻射問(wèn)題的基礎(chǔ)。什么是黑體？假設(shè)有這樣的物體無(wú)任何反射這種假設(shè)的物體稱為黑體

8、。絕對(duì)理想的黑體并不存在，但它是熱輻射的重要理論模型。值得注意的是實(shí)驗(yàn)室中常用的黑體經(jīng)典實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停海S物而異）能全部吸收入射各種波長(zhǎng)的輻射能二、黑體輻射*絕對(duì)黑體：能100%吸收投射在它上面的外來(lái)輻射。O為什么引入絕對(duì)黑體模型？*基爾霍夫定律abcda,b,c,d是四個(gè)溫度不同的物體封閉在真空容器中它們只能通過(guò)熱輻射交換能量實(shí)驗(yàn)表