安徽理工大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）量子物理基础——早期的量子理论

第一讲 早期的量子理论 11月16日

第一讲 早期的量子理论 11月16日

本次课内容 §19-1黑体辐射普朗克的能量子假说 819-2光的波粒二象性 §19-3康普顿效应 819-5氢原子的波尔理论 课本pp217-250;练习册第十八单元

本次课内容 §19-1 黑体辐射 普朗克的能量子假说 §19-2 光的波粒二象性 §19-3 康普顿效应 §19-5 氢原子的波尔理论 课本 pp217—250；练习册 第十八单元

“两朵乌云 十九世纪末,经典物理已相当成熟,对 物理现象本质的认识似乎已经完成。“但 是,在晴朗的天空中,还有两朵小小的令 人不安的乌云”。 ?寻找以太的 ?热辐射的 零结果 紫外灾难 →相对论 量子论

十九世纪末，经典物理已相当成熟，对 物理现象本质的认识似乎已经完成。“但 是，在晴朗的天空中，还有两朵小小的令 人不安的乌云” 。 ？热辐射的 紫外灾难 相对论 量子论 “两朵乌云

§19-1黑体辐射普朗克的能量子假说 黑体辐射的实验规律 热辐射物体在任何温度下都向外辐射电磁波 平衡热辐射 物体具有稳定温度时 发射电磁辐射能量 吸收电磁辐射能量 相等 绝对黑体如果一个物体能 全部吸收投射在它上面的辐 射而无反射,这种物体称为 绝对黑体,简称黑体

热辐射 物体在任何温度下都向外辐射电磁波 一 黑体辐射的实验规律 平衡热辐射 物体具有稳定温度时 发射电磁辐射能量 吸收电磁辐射能量 相等 §19-1 黑体辐射 普朗克的能量子假说 绝对黑体 如果一个物体能 全部吸收投射在它上面的辐 射而无反射，这种物体称为 绝对黑体，简称黑体

1.维恩位移定律 (黑体辐射的实验规律) 6000K Surface of sun 6000 K 辐射最强的频率v与 Carbon arc 4000 K Max lamp filament 3000 K 黑体温度7之间 TA =b 00 b=2898×10-3mK 3 UV IR 例:(光测高温法)视太阳为黑体,测得辐射本领的峰值 在A1=465m计算太阳表面的温度

1．维恩位移定律 (黑体辐射的实验规律) 辐射最强的频率m 与 黑体温度T 之间 T m = b b= 2.898×10-3m·K 例：(光测高温法)视太阳为黑体，测得辐射本领的峰值 在 m = 465nm 计算太阳表面的温度

解:根据维恩位移定律Tλ=b 可得太阳表面温度T b2.898×10 6232(K) 465×10 维恩位移定 律和斯特藩 玻耳兹曼定律 是测量高温、 遥感和红外追 踪等技术的物 理基础。 An infrared picture of a normal hand A portrait of the author taken showing a typical temperature distribution using self-radiated IR. The beard Abnormal blood flow becomes immediately is cool, and there seem to be obvious in IR images of this kind abnormal hot spots. The top of the mustache is warm from khaled

解：根据维恩位移定律 T m = b 可得太阳表面温度 6232( ) 465 10 2.898 10 9 8 K b T m =   = = − −  维恩位移定 律和斯特藩- 玻耳兹曼定律 是测量高温、 遥感和红外追 踪等技术的物 理基础

In a thermogram film sensitive to infrared Radiation reverals the location of regisions of sigficent thermal energy transport. The white areas are the regisions of greatest heat loss to cold ambient air A hand-held night vision a view at night using this device

A hand-held night vision, a view at night using this device In a thermogram, film sensitive to infrared Radiation reverals the location of regisions of sigficent thermal energy transport. The white areas are the regisions of greatest heat loss to cold ambient air

M关于黑体辐射的实验曲线和理论曲线 实验值 紫外灾难 R-J: M,T=CT 维恩:M(T)=C1en n(um) O123456789

o λ(μm) 1 2 3 5 6 8 9 4 7 Mλ 维恩 瑞利--金斯 实验值 紫 外 灾 难 关于黑体辐射的实验曲线和理论曲线 T C M T C e    2 5 1 ( ) − − 维恩： = R J M T C T 4 3 ( ) − − ：  = 

二.普朗克的能量子假说 1.普朗克假设(1900年) 能量子假说:黑体在辐射频率为 的电磁波的能量只能为最小能量 hv的整数倍,最小能量称为能量 子,即 a=hy FIGURE 41-12 Max Planck h=6.63×10-34J.sh称为普 朗克常数

二.普朗克的能量子假说 1.普朗克假设（1900年） 能量子假说：黑体在辐射频率为 的电磁波的能量只能为最小能量 h的整数倍,最小能量称为能量 子,即  = h , h =  J s −34 6.63 10 ，h 称为普 朗克常数

2.普朗克公式(19001214) 普朗克在德国物理学会上报告了与全波段实验结果极为 符合的普朗克公式: tHc M2( hc/2kT 由普朗克公式,可以导出维恩公式和瑞利-金斯公式 (参阅其他同类课本)。 能量不连续的概念与经典物理学是完全不相容的! 普朗克本人也有很多的困惑和彷徨 普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖

2.普朗克公式（1900-12-14） 普朗克在德国物理学会上报告了与全波段实验结果极为 符合的普朗克公式： 由普朗克公式，可以导出维恩公式和瑞利-金斯公式 （参阅其他同类课本）。 能量不连续的概念与经典物理学是完全不相容的！ 普朗克本人也有很多的困惑和彷徨 ···· 普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。 1 2 1 ( ) 5 / 2 − = h c kT e hc M T    