北京大学：《量子力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 量子力学

第七章量子力学

第七章 量子力学

§7.1波粒二象性 热辐射 定义分子的热运动使物体辐射电磁波 基本性质温度个发射的能量个电磁波 的短波成分个 例如:加热铁块 800K 1000K 1200K 1400K

§7.1波粒二象性 一.热辐射 定义 分子的热运动使物体辐射电磁波 基本性质 温度发射的能量电磁波 的短波成分 例如：加热铁块 800K 1000K 1200K 1400K

由于物体辐射总能量及能量按波长分布都决定 于温度所以称为热辐射。 平衡热辐射物体辐射的能量等于在同 时间内所吸收的能量 辐射能量按波长的分布一单色辐出度M2 单位时间内从物体单位表面发出的波长在 入附近单位波长间隔内的电磁波的能量。 M2(7)=dM d九 总辐出度M(T M(T)=∫M2(T)d

平衡热辐射 物体辐射的能量等于在同 一时间内所吸收的能量 由于物体辐射总能量及能量按波长分布都决定 于温度所以称为热辐射。 辐射能量按波长的分布—单色辐出度M 单位时间内从物体单位表面发出的波长在 附近单位波长间隔内的电磁波的能量。   M M T d d ( ) = 总辐出度 M（T） =   0 M(T) M (T)d

M(T)和物体种类(尤其是表面粗糙度)有关 黑体和黑体辐射的基本规律 1、吸收比和反射比 吸收比=吸收能量 入射总能量 反射比=反射能量 入射总能量 a(,T)→—+dλ辐射能的单色吸收比 ρ(λ,T)→λ+dλ辐射能的单色反射比 显然a(λ,T)+p(λ,T)=1 基尔霍夫定律: M(,7)_M2(x,7) M2(T) a1(,)c2(n

黑体和黑体辐射的基本规律 M (T )和物体种类（尤其是表面粗糙度）有关 1、吸收比和反射比 吸收比 吸收能量 入射总能量 = 反射比 反射能量 入射总能量 = a (  , T ) λ λ+ dλ 辐射能的单色吸收比 r (  , T ) λ λ + dλ 辐射能的单色反射比 显然 a (  , T ) + r (  , T ) = 1 基尔霍夫定律： ( ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) 2 2 1 1 M T T M T T M T  a   a   = ==

2.黑体(绝对黑体) 能完全吸收各种波长电磁波而无反射的 物体,称为黑体。黑体的M最大且只与温度有 关,而和材料及表面状态无关 显然,(绝对)黑体的单色吸收比等于1,即 ag(2,T)=1 绝对黑体模型

2. 黑体（绝对黑体） 能完全吸收各种波长电磁波而无反射的 物体,称为黑体。黑体的M 最大且只与温度有 关,而和材料及表面状态无关 a B (  , T ) = 1 显然,（绝对）黑体的单色吸收比等于1，即 绝对黑体模型

3.(绝对)黑体的辐射定律 (绝对)黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 热电偶 绝对黑体平行光管三棱镜

3. (绝对)黑体的辐射定律 实验装置 T 绝对黑体 平行光管 三棱镜 (绝对)黑体单色辐出度按波长分布实验

绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 MB1(T) 30 0 um)

绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 M Bλ（T） 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm)  m = b/T

4.斯特藩-玻耳兹曼定律 M(T=OT4σ=567×103W/m2K4 5.维恩位移律 九=bb=2897756×103mK 经典物理学遇到的困难 空腔壁产生的热辐射可想象成以壁为节点 的驻波

5．维恩位移律  m = b/T b = 2.897756×10-3 m·K 4. 斯特藩-玻耳兹曼定律 M(T)=T 4  = 5.6710-8 W/m2K4 经典物理学遇到的困难 空腔壁产生的热辐射可想象成以壁为节点 的驻波

四.普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 1.“振子”的概念(1900年以前) 物体 振子 经典理论:振子的能量取“连续值” 2.普朗克假定(1900) 每个振子能量为: 8=nhy h=66260755×1034Js 3.普朗克公式 M2(T) 2兀c"h 5 hc/akt-1 在全波段与实验结果惊人符合

四. 普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 2. 普朗克假定（1900） h = 6.6260755×10 -34 J·s 3. 普朗克公式 ( ) 1 / 1 5 2 2 − = hc kT e c h M T      = n h 在全波段与实验结果惊人符合 • 物体----------振子 • 经典理论：振子的能量取“连续值” 每个振子能量为: 1． “振子”的概念（1900年以前)

§1.2§1.3光电效应和光量子论 光的波粒二象性 1.光具有波粒二象性 在有些情况下,光显示出波动性 而在另一些情况下,则显示出粒子性 2.基本关系式粒子性:能量a,动量P 波动性:波长,频率v a=h 3光子静止质量为零

一.光的波粒二象性 1. 光具有波粒二象性 在有些情况下，光显示出波动性； 2. 基本关系式 粒子性：能量 ，动量P 波动性：波长 ，频率  = h n h p    = 而在另一些情况下，则显示出粒子性。 3.光子静止质量为零。 §1.2 §1.3 光电效应和光量子论