量子物理基础1.ppt

量子物理基础19世纪末发现：
严格按经典理论推导的结果却与实验事实不符。
当时被称为“另一朵令人不安的乌云”的：
热辐射现象；
（以及以后的）光电效应；
原子光谱热辐射:由温度决定的物体电磁辐射。温低的物体主要辐射红外线（长波长），温高的物体可以发射可见光，紫外线（短波长）等。任何温度下固或液体都能向外发射电磁波。(4)物体的辐射本领与温度、材料有关；辐射本领越大，吸收本领也越大。二.黑体辐射2.黑体单色辐出度实验曲线c1,c2:实验确定的经验参数瑞利-金斯公式（1900）---根据经典的能量均分原理导出三.普朗克公式---普朗克公式普朗克(MaxKarlErnstLudwigPlanck,1858--1947)[例1]k=15N/m的弹簧上挂质量为1kg的小球，其振幅为0.01m，求(1)按普朗克能量量子化假设，与弹簧相联系的量子数n为多大？(2)如量子数n改变一个单位，求能量的改变值与总能量的比值当n变化一个单位时[例2]天文学上常用斯特藩-玻耳兹曼定律确定恒星半径。已知某恒星到达地球时，单位面积上的辐射功率为1.210-8W/m2，恒星离地球距离为4.31017m，表面温度为5200K。如恒星辐射与黑体相似，求恒星半径不考虑吸收有光电流I反映单时飞到A极的电子数。饱和时，说明单位时间内，K上所释放的电子全部飞到A极上，所以饱和电流的意义在于测定了K极每秒内发射的电子数。4.光电子是即时发射的，无论光强如何，弛豫时间不超过10-9s二.光波动理论的缺陷三．爱因斯坦光子理论对比可得结论：光是粒子流[例1]波长为2500A、强度为2W/m2的紫外光照射钾,钾的逸出功为2.21eV，求(1)所发射的电子的最大动能；(2)每秒打到钾表面单位面积的光子数。[例1]一铜球用绝缘线悬挂于真空中，被波长为=150nm的光照射。已知铜的逸出功为4.5eV。光子动量测量波长在200~1200nm极微弱光的功率康普顿1923年到达芝加哥大学时，吴有训已在芝加哥大学两年了。在康普顿的小组里，吴有训通过实验和理论分析，验证了某些X射线经散射后波长的变化。1924年他与康普顿合作发表了《经过轻元素散射的铝射线的波长》，因此，物理学界把某些X射线经散射后波长变长的现象称为康普顿-吴有训效应。康-吴效应在现代物理学发展进程中有重要地位。探测器实验结果：经典波动理论：2.与束缚很紧的电子碰撞：自由电子3.轻原子中电子束缚较弱，重原子中电子束缚较紧，所以原子量小的物质，康普顿效应较强，反之则相反吴有训实验结果三.理论推导动量守恒平方或[例4]单色x射线被电子散射而改变波长。问(1)波长的改变量与原波长有没有关系？(2)光子能量的改变值与光子原来能量有没有关系？由[例5]λ0=0.02nm的X射线与静止的自由电子碰撞,若从与入射线成900的方向观察散射线。
求(1)散射线的波长λ;(2)反冲电子的动能;
(3)反冲电子的动量。