古典量子论精选PPT.ppt

《古典量子论精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《古典量子论精选PPT.ppt（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、古典量子论第1页，此课件共27页哦CSPM-4000型SPM第2页，此课件共27页哦量量 子子 论论古典量子论古典量子论（普朗克，玻尔，康普顿（普朗克，玻尔，康普顿）量子力学量子力学（德布罗意，薛定谔）（德布罗意，薛定谔）相对论量子力学相对论量子力学（狄拉克）（狄拉克）第3页，此课件共27页哦第十五章第十五章 量子物理量子物理一、一、热辐射热辐射1.定义：任何一物体，在任定义：任何一物体，在任何温度下都要向外辐射各何温度下都要向外辐射各种频率的电磁波，不同频种频率的电磁波，不同频率电磁波的率电磁波的幅射强度按频率幅射强度按频率的分布随温度不同的分布随温度不同。物体向四周辐射的能量物体向四周辐射

2、的能量称为辐射能。称为辐射能。151黑体辐射黑体辐射第4页，此课件共27页哦小小镇镇 （红红外外线线航航拍拍）第5页，此课件共27页哦人体热谱图人体热谱图第6页，此课件共27页哦2.热辐射能谱热辐射能谱热辐射能谱是连续谱。不同温度下，辐射热辐射能谱是连续谱。不同温度下，辐射强度随频率（或波长）分布的曲线是不相强度随频率（或波长）分布的曲线是不相同的。每条曲线均有一个辐射强度的极大同的。每条曲线均有一个辐射强度的极大值，所对应的频率（波长）即为辐射时的值，所对应的频率（波长）即为辐射时的颜色。颜色。第8页，此课件共27页哦二、单色辐射强度二、单色辐射强度1.单色辐射强度单色辐射强度（M ）：）：

3、单位时间内从单位面积上所单位时间内从单位面积上所发射的频率在发射的频率在 附近附近单位频率间隔内的辐射能。单位频率间隔内的辐射能。反映了物体在不同温度下辐射能按频率分布的情况。反映了物体在不同温度下辐射能按频率分布的情况。在相同温度下，表面不同的物体，在相同温度下，表面不同的物体，M 的量值不同。的量值不同。第9页，此课件共27页哦2.总辐射强度总辐射强度单位时间内从物体单位时间内从物体单位面积上发射的单位面积上发射的各种频率（波长）各种频率（波长）辐射的总辐射能。辐射的总辐射能。仍是单位时仍是单位时间单位面积间单位面积第10页，此课件共27页哦3.单色吸收比单色吸收比 （T）在在 到到 +d

4、 区间物体吸收能量与入射能量之比。区间物体吸收能量与入射能量之比。物体达到热平衡时，辐射和吸收速率相等。物体达到热平衡时，辐射和吸收速率相等。4.黑体黑体 在任何温度下，对任何波长的电磁波都能完全吸在任何温度下，对任何波长的电磁波都能完全吸 收收的物体的物体 （，T）=1 称为绝对黑体（简称黑体）。称为绝对黑体（简称黑体）。第11页，此课件共27页哦5.黑体单色辐射强度曲线黑体单色辐射强度曲线（1）黑体模型黑体模型：空腔的小孔。（：空腔的小孔。（1895年年 德国物理德国物理学家维恩、卢梅尔）学家维恩、卢梅尔）第12页，此课件共27页哦（2）曲线特点：）曲线特点：a.M （T）仅是仅是 T 的

5、函数，与黑体的材料性质无关。的函数，与黑体的材料性质无关。b.黑体在温度黑体在温度T时的总辐射能量等于该温度分布曲线下的时的总辐射能量等于该温度分布曲线下的面积面积c.每一条曲线都有一个极每一条曲线都有一个极大值，随着大值，随着T的升高，的升高，M （T）增加，且与强增加，且与强度极大值对应的度极大值对应的 m（m）向高频（短波）方向）向高频（短波）方向移动。移动。第13页，此课件共27页哦三、黑体辐射基本定律三、黑体辐射基本定律1.斯特藩斯特藩 玻耳兹曼玻耳兹曼定律定律 （1879年年 德）德）M（T）=T4斯特藩常量：斯特藩常量：=5.167 10-8 W m-2 K-4 缺点：仅反映了缺

6、点：仅反映了M（T）T 的关系，没有反应的关系，没有反应 M（T）的分布。的分布。与制作黑体的材料无关第14页，此课件共27页哦2.维恩位移维恩位移定律定律 （1893年年 德德）在温度为在温度为T 的黑体辐射中，辐射强度曲线极值的黑体辐射中，辐射强度曲线极值所对应的波长与温度的关系。所对应的波长与温度的关系。T m =bb=2.897 10-3mK米开尔文也可化成频率与温度的关系（也可化成频率与温度的关系（=c/)第15页，此课件共27页哦3.维恩辐射定律维恩辐射定律（1896年）年）假设：假设：黑体辐射是由服从麦克斯韦速黑体辐射是由服从麦克斯韦速率分布的分子发射出来的，辐射能谱率分布的分子

7、发射出来的，辐射能谱分布与麦克斯韦速率分布相似。（获分布与麦克斯韦速率分布相似。（获1911年诺贝尔物理学奖）年诺贝尔物理学奖）问题：问题：辐射定律在低频（长波）辐射定律在低频（长波）部分与实验值相差较大。部分与实验值相差较大。经典理论的困难：经典理论的困难：M曲曲线线第16页，此课件共27页哦4.瑞利瑞利金斯辐射定律金斯辐射定律 （1900 1905年）年）假设：假设：黑体黑体 空腔壁的分空腔壁的分子或原子如同带电的谐振子或原子如同带电的谐振子，且每个谐振子的能量子，且每个谐振子的能量服从能均分定律，等于服从能均分定律，等于 kT。问题：问题：定律的高频（短定律的高频（短波）部分发散，与实验

8、结波）部分发散，与实验结果不符果不符紫外灾难紫外灾难！假设有问题！假设有问题！第17页，此课件共27页哦结论结论经典物理学失败！经典物理学失败！第18页，此课件共27页哦四、普朗克的量子假设四、普朗克的量子假设1.普朗克的辐射公式普朗克的辐射公式 （1900年）年）Max PlankT0维恩公式维恩公式T瑞利瑞利-金斯公式金斯公式第19页，此课件共27页哦2.量子论的诞生量子论的诞生 （1900.12.14）假说假说A.黑体的腔壁由无数带电的谐振子组黑体的腔壁由无数带电的谐振子组成。这些振子不断地吸收和辐射电磁波，成。这些振子不断地吸收和辐射电磁波，与腔内电磁场交换能量。与腔内电磁场交换能量。

9、B.这些振子的能量只能取分立的值，且这些振子的能量只能取分立的值，且与振动频率成正比。与振动频率成正比。E=n n=1，2，=h 的整数倍的整数倍第20页，此课件共27页哦 =h EE0E1E2E3E4E5E6E7E8第21页，此课件共27页哦 是谐振子的最小能量单位，称为是谐振子的最小能量单位，称为“能量子能量子”。当。当谐振子在这些能级之间跃迁时，就发射或吸收电磁波。谐振子在这些能级之间跃迁时，就发射或吸收电磁波。所吸收或辐射的能量只能是所吸收或辐射的能量只能是 的整数倍，的整数倍，h 称为普朗克常称为普朗克常数。数。h=6.626 10-34J S3.量子论的意义量子论的意义 量子论的诞

10、生，把经典物理学中一切因果关系量子论的诞生，把经典物理学中一切因果关系都是建立在都是建立在“连续连续”基础上的物理学思想方法彻底基础上的物理学思想方法彻底改变了。改变了。第22页，此课件共27页哦例例1 根据维恩定律，如果实验测出黑体单根据维恩定律，如果实验测出黑体单色辐射强度的最大值所对应的波长色辐射强度的最大值所对应的波长 m,就可就可以算出这一黑体的温度，太阳的表面温度就使以算出这一黑体的温度，太阳的表面温度就使用这一方法测定的。用这一方法测定的。若将太阳视为黑体，从太阳光谱测得若将太阳视为黑体，从太阳光谱测得 m=490nm维恩位移定律维恩位移定律第23页，此课件共27页哦例例2宇宙背

11、景辐射宇宙背景辐射 1964年，美国射电天文学家彭齐斯和威尔逊在研年，美国射电天文学家彭齐斯和威尔逊在研究从卫星上反射回来中，接到空间均匀分布的微波信究从卫星上反射回来中，接到空间均匀分布的微波信号噪声，却不是天线或接收机本身的电噪声，称为宇号噪声，却不是天线或接收机本身的电噪声，称为宇宙背景辐射。宙背景辐射。70年代对这种辐射的能谱分布进行测量，发现强年代对这种辐射的能谱分布进行测量，发现强度峰值出现在度峰值出现在1.0mm附近。而这个强度分布曲线恰附近。而这个强度分布曲线恰好与黑体辐射在好与黑体辐射在2.67K的能谱曲线符合的能谱曲线符合。这就证实了。这就证实了大爆炸宇宙论的预言，即由于初始的爆炸，在今日的大爆炸宇宙论的预言，即由于初始的爆炸，在今日的宇宙中应残留温度约为宇宙中应残留温度约为2.7K 的热辐射。为此，彭齐亚的热辐射。为此，彭齐亚和威尔逊同获和威尔逊同获1978年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。第24页，此课件共27页哦