西安石油大学理学院：《大学物理I University Physics I》课程资源（PPT教学课件）第15章 量子物理基础

近代 物理 第15章 量子物理基础

近 代 物 理 第15章 量子物理基础

第15章量子物理基础 15.1 量子物理学的诞生 普朗克量子假设 15.2 光电效应爱因斯坦光子理论 15.3 康普顿效应及光子理论的解释 15.4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 15.5 微观粒子的波粒二象性不确定关系 15.6 波函数一维定态薛定谔方程 15.7氢原子的量子力学描述 电子自旋 15.8原子的电子壳层结构

15.1 量子物理学的诞生——普朗克量子假设 15.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 15.3 康普顿效应及光子理论的解释 15.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 15.5 微观粒子的波粒二象性 不确定关系 15.6 波函数 一维定态薛定谔方程 15.7 氢原子的量子力学描述 电子自旋 15.8 原子的电子壳层结构

15.1量子物理学的诞生一普朗克量子假设 量子概念最初是普朗克在研究黑体辐射时 提出来的。 一、热辐射 任何物体在任何温度下都在不断向周围辐 射着电磁波，且辐射的能量与温度有关。 物体辐射电磁波的同时，也在吸收电磁波。 当吸收和辐射达到平衡时，物体的温度不再变 化而处于辐射热平衡状态。 物体的辐射本领越大，其吸收本领也越大

量子概念最初是普朗克在研究黑体辐射时 提出来的。 一、热辐射 任何物体在任何温度下都在不断向周围辐 射着电磁波，且辐射的能量与温度有关。 物体辐射电磁波的同时, 也在吸收电磁波。 当吸收和辐射达到平衡时，物体的温度不再变 化而处于辐射热平衡状态。 物体的辐射本领越大, 其吸收本领也越大

室温 高温 吸收 辐射

室温 高温 吸收 白底黑花瓷片 辐射

35 28 超 discover.163. 28

1.单色辐出度 辐射体在温度为T的单位面积上，在单位时 间内，单位波长范围内所辐射出的电磁波能量， 称为单色辐出度M(T)。 M.(T)= dM, 2.辐出度 d 在单位时间内，从温度为T的辐射体的单 位面积上所辐射出的电磁波的总能量，称为辐 出度M(T) M(T)=M,T元

辐射体在温度为T 的单位面积上，在单位时 间内，单位波长范围内所辐射出的电磁波能量， 称为单色辐出度 Mλ( T )。 1.单色辐出度 d d ( ) λ λ M M T  在单位时间内，从温度为T 的辐射体的单 位面积上所辐射出的电磁波的总能量, 称为辐 出度 M( T )。 2.辐出度       0 M T Mλ T d

温度 物体热辐射 材料性质 3、黑体 绝对黑体（黑体） 能够全部吸收各种波长的辐射且不反射 和透射的物体。 煤烟 约99% 黑体辐射的特点： 温度 黑体热辐射 材料性质 ·与同温度其它物体的热辐射相比，黑体的辐射本领最强

3、黑体 绝对黑体(黑体) 能够全部吸收各种波长的辐射且不反射 和透射的物体。 黑体辐射的特点 ： • • 与同温度其它物体的热辐射相比，黑体的辐射本领最强。 煤烟 约99% 黑体模型 温度 物体热辐射 材料性质 温度 黑体热辐射 材料性质

M(2,T) 黑体的实验曲线 可见光 7000K 6000K 5000K 4000K 入 在一定温度下，曲线有一极大值，对应的 波长称为峰值波长)。各种单色辐出度随温 度的升高而增加

( , ) M 0  T  7000 K 6000 K 5000 K 4000 K 可见光 黑体的实验曲线 在一定温度下，曲线有一极大值，对应的 波长称为峰值波长λm 。 各种单色辐出度随温 度的升高而增加

二、经典物理的解释及因难 1.斯式藩一玻耳兹曼定律 黑体的辐出度曲线下的面积（总辐射能) 与黑体的热力学温度的四次方成正比： M(T)-[M,(T)d=oT 式中o=5.67x108WmK4,称为斯心忒藩—玻耳兹 曼常量 定律表示单位时间单位表面积上辐射出的 各种波长电磁波的总能量与温度之间的关系

黑体的辐出度曲线下的面积（总辐射能） 与黑体的热力学温度的四次方成正比： 定律表示单位时间单位表面积上辐射出的 各种波长电磁波的总能量与温度之间的关系。 4 0 M(T)  Mλ (T)d  T  8 2 4 5.6710 Wm /K  式中  ，称为斯忒藩玻耳兹 曼常量。 1.斯忒藩玻耳兹曼定律 二、经典物理的解释及困难