第16章量子物理精选PPT.ppt
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1、第第16章量子物理章量子物理第1页,此课件共38页哦16161 1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设一、黑体一、黑体 黑体辐射黑体辐射二、黑体的辐射定律二、黑体的辐射定律三、普朗克能量子假设三、普朗克能量子假设第2页,此课件共38页哦一、黑体一、黑体 黑体辐射黑体辐射1热辐射:热辐射:物体中的分子或原子由于受热激物体中的分子或原子由于受热激发而发射电磁辐射的现象。发而发射电磁辐射的现象。(1)任何物体)任何物体在任何温度下都会发射电磁辐射。在任何温度下都会发射电磁辐射。(2)热辐射热辐射能量与温度有关能量与温度有关,温度越高,辐射能量越多,温度越高,辐射能量越多,热辐射又称温
2、度辐射。热辐射又称温度辐射。(3)热辐射的光谱是热辐射的光谱是连续光谱连续光谱,辐射能量与波长的关,辐射能量与波长的关系曲线随温度不同而变化。系曲线随温度不同而变化。第3页,此课件共38页哦 能能完全吸收完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体。(黑体是理想模型)射的物体称为黑体。(黑体是理想模型)2黑体黑体第4页,此课件共38页哦3研究热辐射的有关物理量:研究热辐射的有关物理量:单位时间内从物体单位表面积辐射出的波长在单位时间内从物体单位表面积辐射出的波长在 附近单位波长间隔的电磁波能量。附近单位波长间隔的电磁波能量。辐射出射度(辐出度):辐射出射
3、度(辐出度):M(T)单位时间内从物体单位表面积辐射出的各种波单位时间内从物体单位表面积辐射出的各种波长的电磁波能量的总和。长的电磁波能量的总和。单色辐射出射度:单色辐射出射度:M(,T)或或M(T)第5页,此课件共38页哦 会聚透镜会聚透镜空腔空腔小孔小孔平行光管平行光管棱镜棱镜热电偶热电偶测量黑体辐射出射度实验装置测量黑体辐射出射度实验装置二、斯特藩二、斯特藩-玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律 维维恩位移定律恩位移定律第6页,此课件共38页哦(1 1)斯特藩斯特藩玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律斯特藩斯特藩玻耳兹曼常量玻耳兹曼常量(2)维恩位移定律维恩位移定律常量常量峰值波长峰值波长0 1000 2000
4、1.00.5 可可见见光光区区3000K3000K6000K6000K黑体单色辐出度实验曲线黑体单色辐出度实验曲线第7页,此课件共38页哦可可见见光光6000K3000K0.5 1.00.51.0黑体单色辐出度实验曲线黑体单色辐出度实验曲线 和和 关系关系第8页,此课件共38页哦三、普朗克能量子假设三、普朗克能量子假设1黑体辐射理论公式:黑体辐射理论公式:维恩公式:维恩公式:瑞利瑞利金斯公式:金斯公式:普朗克公式:普朗克公式:与实验曲线完全相符。与实验曲线完全相符。第9页,此课件共38页哦黑体辐射的理论曲线与实验曲线比较:黑体辐射的理论曲线与实验曲线比较:紫紫外外灾灾难难实验曲线实验曲线维恩曲
5、线维恩曲线瑞利瑞利金斯曲线金斯曲线第10页,此课件共38页哦2普朗克能量子假设普朗克能量子假设(1900):h6.6261034Js普朗克常量普朗克常量 能量子:能量子:第11页,此课件共38页哦 普朗克普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858 1947)德国理论物理学家,德国理论物理学家,量子论的奠基人量子论的奠基人.1900年年12月月14日他宣日他宣读了以关于正常光谱中能量分布定读了以关于正常光谱中能量分布定律的理论为题的论文,提出能量量律的理论为题的论文,提出能量量子化的假设,并导出黑体辐射能量分子化的假设,并导出黑体辐射能量分布公式布公式.劳厄称这一
6、天是劳厄称这一天是“量子论的量子论的诞生日诞生日”.1905年年爱因斯坦爱因斯坦在能量量子化的启发下提出了在能量量子化的启发下提出了光量子光量子的假设的假设,并成功解释了光电效应并成功解释了光电效应.第12页,此课件共38页哦16162 2 光电效应光电效应光的波粒二象性光的波粒二象性一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 二、光子二、光子 爱因斯坦方程爱因斯坦方程三、光电效应在近代技术中的应用三、光电效应在近代技术中的应用四、光的波粒二象性四、光的波粒二象性第13页,此课件共38页哦一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 1.光电效应:光电效应:在光照射下,电子从金属表面在光照射
7、下,电子从金属表面逸出的现象。逸出的现象。光电效应中逸出的光电效应中逸出的电子。电子。光电子:光电子:VA2.实验装置实验装置第14页,此课件共38页哦3实验规律:实验规律:(1 1)截止频率(红限)截止频率(红限)仅当入射光的频率仅当入射光的频率 才发生光电效应。才发生光电效应。截止频率与截止频率与材料有关材料有关与与光强无关光强无关 .几种纯金属的截止频率几种纯金属的截止频率金属金属铯铯钠钠锌锌铱铱铂铂截止频率截止频率 0(1014Hz)4.5455.508.06511.5319.29第15页,此课件共38页哦(4 4)电流饱和值)电流饱和值(2 2)遏止电压)遏止电压(3 3)瞬时性)瞬
8、时性遏止电势差与入射光频率具遏止电势差与入射光频率具有线性关系。有线性关系。当光照射到金属表面上时,当光照射到金属表面上时,几乎立即就有光电子逸出。几乎立即就有光电子逸出。(光强)(光强)遏止电压遏止电压 与光强无关与光强无关铯铯 锌锌 铂铂第16页,此课件共38页哦4经典理论遇到的困难:经典理论遇到的困难:按经典理论,电子逸出金属所需的能量,需按经典理论,电子逸出金属所需的能量,需要有一定的时间来积累,一直积累到足以使电子要有一定的时间来积累,一直积累到足以使电子逸出金属表面为止。与实验结果不符。逸出金属表面为止。与实验结果不符。红限问题红限问题 瞬时性问题瞬时性问题 按经典理论按经典理论,
9、无论何种频率的入射光无论何种频率的入射光,只要其只要其强度足够大,就能使电子具有足够的能量逸出金强度足够大,就能使电子具有足够的能量逸出金属。与实验结果不符。属。与实验结果不符。第17页,此课件共38页哦(1)“光量子光量子”假假设设光子的能量为光子的能量为(2)解释实验解释实验爱因斯坦方程爱因斯坦方程逸出功与逸出功与材料有关材料有关 对同一种金属,对同一种金属,一定,一定,与光强无关,与光强无关二、光子二、光子 爱因斯坦方程爱因斯坦方程几种金属的逸出功几种金属的逸出功金属金属钠钠 铝铝 锌锌 铜铜 银银 铂铂1.90 2.462.50 3.603.32 3.574.10 4.504.56 4
10、.736.30第18页,此课件共38页哦 逸出功逸出功爱因斯坦方程爱因斯坦方程产生光电效应条件条件产生光电效应条件条件(截止频率)(截止频率)光强越大,光子数目越多,即单位时间内产生光电光强越大,光子数目越多,即单位时间内产生光电 子数目越多,光电流越大子数目越多,光电流越大.(时)时)光子射至金属表面,一个光子携带的能量光子射至金属表面,一个光子携带的能量 将一将一 次性被一个电子吸收,若次性被一个电子吸收,若 ,电子立即逸出,电子立即逸出,无需时间积累(无需时间积累(瞬时瞬时性)性).第19页,此课件共38页哦*三、光电效应在近代技术中的应用三、光电效应在近代技术中的应用光控继电器、自动控
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