《量子物理》课程电子教案（PPT教学课件）量子力学的基本原理和简单应用（共五章）

量子物理

1 量 子 物 理

引言 第1章波粒二象性 第2章薛定谔方程 量子力学的 基本原理和 第3章原子中的电子简单应用 第4章固体中的电子 第5章粒子物理简介

2 引言 第1章 波粒二象性 第2章 薛定谔方程 第3章 原子中的电子 第4章 固体中的电子 第5章 粒子物理简介 量子力学的 基本原理和 简单应用

引言十九世纪末,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。 但在喜悦的气氛中,还有两朵 小小的令人不安的鸟云: ?寻找以太的 ?热辐射的 零结果 紫外灾难 跳出传统的物理学框架! 寻找以太的零结果 相对论 热辐射的紫外灾难 量子论 相对真理 绝对真理

3 引言 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。 但在喜悦的气氛中，还有两朵 小小的令人不安的乌云： 跳出传统的物理学框架！ ？热辐射的 紫外灾难 寻找以太的 零结果 相对论 热辐射的紫外灾难 量子论 相对真理 绝对真理

学习方法 处理好三个关系: ●形象和抽象 注意培养抽象思维能力 演绎和归纳 注意要接受新的观点 学习归纳法培养创造性思维 ●物理和技术 学习应用物理原理在技术上创新

4 学习方法 处理好三个关系： • 形象和抽象 －注意培养抽象思维能力 • 演绎和归纳 －注意要接受新的观点 学习归纳法培养创造性思维 • 物理和技术 －学习应用物理原理在技术上创新

51.1黑体辐射(和普朗克的能量子假说) 分子(含有带电粒子)的热运动使物体辐射 电磁波。这种与温度有关的辐射称为热辐射 Cheat radiation) 热辐射的电磁波的能量对频率有一个分布。 温度不同,热辐射的电磁波的能量不同, 频率分布也不同 例如加热铁块,随着温度的升高: 开始不发光一暗红橙色→黄白色

5 §1.1 黑体辐射（和普朗克的能量子假说） 分子(含有带电粒子)的热运动使物体辐射 电磁波。这种与温度有关的辐射称为热辐射 (heat radiation)。 热辐射的电磁波的能量对频率有一个分布。 例如加热铁块，随着温度的升高: 开始不发光→ → → 暗红 橙色 黄白色 温度不同，热辐射的电磁波的能量不同， 频率分布也不同

同一个黑白花盘子的两张照片 室温下,反射光 1100K,自身辐射光 (与温度有关) 激光、日光灯发光不是热辐射

6 同一个黑白花盘子的两张照片 室温下，反射光 1100K，自身辐射光 （与温度有关） 激光、日光灯发光不是热辐射

描述热辐射的物理量 1.光谱辐射出射度M① 温度为T时,单位时间内从物体单位表面发出的 频率在v附近单位频率区间内的电磁波的能量, 称为光谱辐射出射度MT(T T dE M,(T) dy 单位面积 物质种类 M的S单位 为w(m2Hz) 表面情况 dE 温度为T时,单时间内从物体单位表面 发出的频率在v→v+d训隔内的电磁波的能量 M(T)…….描述热辐射能量按频率的分布。7

7 温度为T 时,单位时间内从物体单位表面发出的 频率 在 附近单位频率区间内的电磁波的能量, 称为光谱辐射出射度M (T) 1．光谱辐射出射度M (T) 一.描述热辐射的物理量    d dE Μ (T ) = M的SI单位 为W/(m2·Hz) dE…温度为T 时,单时间内从物体单位表面 发出的频率在 → +d间隔内的电磁波的能量 M (T) …描述热辐射能量按频率的分布。 T 单位面积        表面情况 物质种类  T

M 太阳 (5800K) 全E巴<E=S之 注意:图中钨丝、太阳的M 纵坐标标度不同 钨丝 (2750K) 681012 104Hz 钨丝、太阳的M和v关系的实验曲线

钨丝、太阳的 M  和 关系的实验曲线 8 M   注意：图中钨丝、太阳的 M 纵坐标标度不同

2.总辐出度M(T) MMyM的单位为Wm2 3光谱吸收比a dE,(吸收) a,(T) dE(入射) a,(T)…温度为T时,(单位时间内)入射 到物体(单位表面)的,频率在v→V+dv间隔 内的电磁波的能量被物体吸收的百分比。 以上这些物理量均与 物体种类及其表面情况有关

9 2.总辐出度M(T)   = 0  (T)   (T)d M 的单位为W/m2 3.光谱吸收比 (T) 入射） 吸收） ( ( ( )    dE dE T = 以上这些物理量均与 物体种类及其表面情况有关。  （T）…温度为T 时,（单位时间内）入射 到物体（单位表面）的,频率在  → +d 间隔 内的电磁波的能量被物体吸收的百分比

★平衡热辐射 物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收 的能量时,热辐射过程达到热平衡,称为 平衡热辐射。 此时物体具有固定的温度。 我们只讨论平衡热辐射的情况。 热辐射的情况与物体种类及其表面有关, 情况太复杂了! 怎么去研究热辐射的规律呢? 提出“理想模型”的方法

10 ★平衡热辐射 此时物体具有固定的温度。 我们只讨论平衡热辐射的情况。 物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收 的能量时，热辐射过程达到热平衡，称为 平衡热辐射。 热辐射的情况与物体种类及其表面有关， 情况太复杂了！ 怎么去研究热辐射的规律呢？ 提出 “理想模型”的方法