银川能源学院（银川大学）：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五篇 近代物理基础 第14章 量子物理基础

第14章量子物理基础 )§14.1黑体辐射 普朗量子假说 y§14.2 光的量子性 §14.3 玻尔的氢原了理论 D§14.4 粒子的波动性 §14.5 测不淮关系 §14.6 波函数薛定谔方程 §14.7电子自旋原子的壳层结构 两的肉例

------------------------------------------------------------------------------- 第14章 量子物理基础 §14.1 黑体辐射 普朗克量子假说 §14.2 光的量子性 §14.3 玻尔的氢原子理论 §14.4 粒子的波动性 §14.5 测不准关系 §14.6 波函数 薛定谔方程 §14.7 电子自旋 原子的壳层结构

普朗克能量量子化假说 早期量子论 爱因斯坦光子假说 康普顿效应 玻尔的氢原子理论 德布罗意波 量子力学 薛定谔方程 波恩的物质波统计解释 海森伯的测不准关系 相对论量子力学 狄拉克把量子力学与狭 义相对论相结合 商的内网

------------------------------------------------------------------------------- 早期量子论 普朗克能量量子化假说 爱因斯坦光子假说 康普顿效应 玻尔的氢原子理论 量子力学 德布罗意波 薛定谔方程 波恩的物质波统计解释 海森伯的测不准关系 相对论量子力学 狄拉克把量子力学与狭 义相对论相结合

§14.1 黑体辐射普朗克量子假说 一、热辐射 绝对黑体辐射定律 1.热辐射 物体在不同温度下发出的各种电磁波的能量按波 长的分布随温度而不同的电磁辐射 单色辐射本领（单色辐出度） 波长为的单色辐射本领是指单位时间内从物 体的单位面积上发出的波长在附近单位波长间隔 所辐射的能量。 M(T)= dM d兄 dM表示单位时间内，表面单位面积上所 发射的波长在到2+d2范围内的辐射能

------------------------------------------------------------------------------- 一、热辐射 绝对黑体辐射定律 1.热辐射 物体在不同温度下发出的各种电磁波的能量按波 长的分布随温度而不同的电磁辐射 单色辐射本领（单色辐出度） 波长为的单色辐射本领是指单位时间内从物 体的单位面积上发出的波长在附近单位波长间隔 所辐射的能量。 §14.1 黑体辐射 普朗克量子假说    d dM M (T) = dM表示单位时间内，表面单位面积上所 发射的波长在到 +d范围内的辐射能

SI制中单位为瓦特·米-3Wm一3) 单位时间内从物体表面单位面积上所发射的各种 波长的总辐射能称为物体的辐射出射度（简称辐出度） M(T)="M,(T)da M(T)只是温度T的函数 单位是Wm2 商的内网

------------------------------------------------------------------------------- SI制中单位为瓦特·米－3 (W·m－3 ). 单位时间内从物体表面单位面积上所发射的各种 波长的总辐射能称为物体的辐射出射度(简称辐出度). M(T) M (T)d 0  = M (T) 只是温度T的函数 单位是W·m-2

2.黑体辐射 能完全吸收照射到它上面的各种波长的光的物体 绝对黑体单色辐射本领按波长分布曲线 墙拉 利的内国

------------------------------------------------------------------------------- 2.黑体辐射 能完全吸收照射到它上面的各种波长的光的物体 绝对黑体单色辐射本领按波长分布曲线

Mpx(T) 1700K 1500K 1300K 1100K 2000 3000 2(A •斯特藩一 玻耳兹曼定律 Ma(T)=Mn(T)da 曲线与横轴围的面积 σ=5.67×10-8Wm2.K4 Ma(T)=oT 斯特藩常量 西的肉例

------------------------------------------------------------------------------- (Å) MB (T) 2000 3000 •斯特藩 — 玻耳兹曼定律 MB (T) MB (T)d 0  = 曲线与横轴围的面积 4 MB (T) =  T  = 5.67×10-8 W·m-2·K-4 斯特藩 常量

·维恩位移定律 MBR(T) 2 九m 峰值波长 AT=b b=2.897×10-3m:K,维恩常量 当绝对黑体的温度升高时，单色辐射出射度最 大值向短波方向移动。 的内网

------------------------------------------------------------------------------- • 维恩位移定律 峰值波长  m T = b M (T ) B  m  b＝2.897×10-3 m·K，维恩常量 当绝对黑体的温度升高时，单色辐射出射度最 大值向短波方向移动

二、普朗克量子假役和普朗克公式 1900年，普朗克从理论上推导出一个与实验符合 得非常好的公式 MB2(T)=2hc22-5 euT-1 c一光速，k—玻尔兹曼恒量 为推导出这个公式，普朗克作了如下两条假设 (1)黑体是由带电谐振子组成，这些谐振子辐射电磁波， 并和周围的电磁场交换能量。 (2)这些谐振子能量不能连续变化，只能取一些分立值 是最小能量ε的整数倍，这个最小能量称为能量子。 8,28,38,, n8, ghy.称为能量子

------------------------------------------------------------------------------- 二、普朗克量子假设和普朗克公式 1900年，普朗克从理论上推导出一个与实验符合 得非常好的公式 1 1 2 2 5 − = − k T B hc e M (T ) hc     c —光速, k —玻尔兹曼恒量 为推导出这个公式，普朗克作了如下两条假设 (1)黑体是由带电谐振子组成，这些谐振子辐射电磁波， 并和周围的电磁场交换能量。 (2) 这些谐振子能量不能连续变化，只能取一些分立值 ，是最小能量 的整数倍,这个最小能量称为能量子。  ,2 ，3 ，…，n ，…  =hv 称为能量子

h=6.6260755×10-34Js普朗克常数 普朗克公式的得出，是理论和实验结合的典范。 •打破“一切自然过程能量都是连续的”经典看法 ·敲开量子力学的大门 普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖 商的内网

------------------------------------------------------------------------------- h = 6.6260755×10-34 J·s 普朗克常数 •普朗克公式的得出，是理论和实验结合的典范。 •打破“一切自然过程能量都是连续的”经典看法 •敲开量子力学的大门 普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖

§14.2光的量子性 一，光电致在 爱因斯坦方程 光照射到金属表面时，有电子从金属表面逸 出的现象。 光 光电效应中产生的电子 称为“光电子”。 光电子由K飞向A,回路中 形成光电流。 两的肉例

------------------------------------------------------------------------------- §14.2 光的量子性 一. 光电效应 爱因斯坦方程 光照射到金属表面时，有电子从金属表面逸 出的现象。 G V GD K A 光 光电效应中产生的电子 称为“光电子”。 光电子由K飞向A，回路中 形成光电流