第七章光的量子性.ppt
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1、,第七章 光的量子性,7.1 光束的测定 光的相速度和群速度,7.2 经典辐射定律,7.3 普朗克辐射公式 能量子,7.4 光电效应,7.5 爱因斯坦的量子解释,7.6 康普顿效应,*7.7 德布罗意波和波粒二象性,7.1 光束的测定 光的相速度和群速度 7.2 经典辐射定律 7.3 普朗克辐射公式 能量子 7.4 光电效应 7.5 爱因斯坦的量子解释 7.6 康普顿效应 7.7 德布罗意波和波粒二象性,相对论测定光速,量子论黑体辐射、光电现象,光学发展:微粒说,波动说,波粒二象性,二十世纪物理学的重大革命,起始于一些当时无法解释的 光学现象。,7.1 光速的测定 光的相速度和群速度,一、光速
2、测定,光速测定历史:,1849 斐索 齿轮法,1941 安德孙 克尔盒,1926 迈克耳孙 旋转棱镜法,1851 傅科 旋转镜法,1970 美国国家标准局 c=(299792.4580.001) km/s,1983 光速作为常量,二、光的相速度和群速度,相速度严格的单色波所特有的波传播速度。,群速度非严格的单色波的波群的振幅向前传播速度。,真空中,u = ,观察到的是能量传播,即振幅向前传播速度群速,7.2 经典辐射定律,一、热辐射、基尔霍夫定律,辐射种类:,化学发光、光致发光、场致发光、阴极发光、热辐射,1. 几个物理量,单色辐射出射度,物体表面单位面积在单位频率间隔内 辐射的功率。,辐射出
3、射度,物体表面单位面积辐射的功率。,(幅出度),吸收比,dW 表示照射到温度为T的物体的单位面积上、 频率在+d范围内的辐射能, 。,dW表示温度为T的物体单位面积所吸收的 频率在+d范围内的辐射能。,2.基尔霍夫定律,普适函数与材料无关,与材料有关。,一、热辐射、基尔霍夫定律,二、黑体,黑体在任何温度状态下、全部吸收任何波长的电磁波。,基尔霍夫定律,普适常数就是黑体的单色幅出度。,由,黑体,同样温度下,黑体的辐射最大,绝对黑体不存在,黑体模型,曲线图(如右图),黑体是否一定是黑的? 黑色物体是否就是黑体?,(1)斯特藩玻尔兹曼定律,斯特藩玻尔兹曼常数, = 5.6703210-8 w/(m2
4、K4),(2)维恩位移定律,黑体的幅出度,b= 2.897810-3 mK,三、黑体的经典辐射定律及其困难,1. 两个实验定律,有一极大值,所对应的波长:,随着温度的升高,极值波长向短波方向移动,2. 经典辐射定律及其局限性,维恩公式(热力学),瑞利金斯定律(能量均分定理),k= 1.3810-38 J/K,紫外灾难,三、黑体的经典辐射定律及其困难,玻尔兹曼常数,维恩线,瑞利金斯线,7.3 普朗克辐射公式 能量子,一、能量子,1900年,普朗克提出一个假设:(实用主义解释实验, 但由此步入量子化,有质的飞跃。),h= 6.62617610-34 Js普朗克常数,E02E0,吸收外来辐射,2E0
5、E0,辐射能量,辐射体由各种振动频率的谐振子组成,辐射能量连续。,谐振子振动频率,3.谐振子从一个能量状态到另一个能量状态,2.每个谐振子能量不连续变化,只能处于某些分立的能量 状态。最小的能量单位E0 即为能量子。E0,2E0,3E0,,每个振子平均能量为:,普朗克黑体辐射公式为:,二、普朗克公式,二、普朗克公式,结果:1. 与实验曲线完全相符合,2. 短波时,小 ,相当于维恩公式,长波时,大 ,相当于瑞利金斯公式,3. 计算,常数与实验定律一致,求极值,系数b与实验定律一致,反之,从实验测和 b,由普朗克公式推得h和k,其值与其它 实验结果一样,说明普朗克公式有其正确方面。 实现从经典量子
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