量子物理初步.ppt
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1、量子物理初步,(3)绝对黑体只吸收辐射能而不反射的物体,理想模型。自然界中吸收能力最强的煤烟和黑色珐琅质吸收能力为:99%。,黑体模型:见图,小孔可视为黑体表面。测量小孔的辐射能量规律,即为黑体辐射规律。,测量装置:,黑体,平行光管,棱镜,热电偶,一.量子物理的建立 1.晴朗天空中的另一朵乌云黑体辐射规律,(1)热辐射现象 物体辐射电磁波 解释:物体内的分子或原子可视为带电的线性谐振子,振动时将辐射电磁波。谐振子的振动频率各不相同,辐射的电磁波中含有各种波长,同一频率的谐振子个数不同,不同波长的辐射能量也不同。 (2)描述辐射的物理量 单色辐出度 M(T) 在+d范围内物体单位面积上的辐射功率
2、。 辐出度 M(T) 物体单位面积上的辐射功率,辐出度与温度及物体有关。,热电偶在不同方位可测出波长不同的电磁波对应的能量。实验曲线如下:,M,对此实验曲线,1893年维恩用类比法(将黑体的能谱分布假设与麦克斯威速率分布一致)得到一理论公式,但仅在短波处吻合。,1900年瑞利(Lord Rayleigh)与金斯(J.H Jeans)用能均分定理(每个谐振子的能量均为 kT)导出另一公式,但仅在长波处相近,在短波处M,物理学史上称为紫外灾难。,2.普朗克假说,普朗克:1858年生于德国基尔,著名的物理学家,量子理论的创始人。1900年普朗克在维恩与瑞利公式的启发下,尝试在二人的公式之间建立一个内
3、插式公式,使它在长波方面接近瑞利公式,短波方面接近维恩公式,经过努力获得成功,并以论维恩位移公式的改进为题于1900.10.19公布在德国物理学会的年会上。发表的当晚,德国实验物理学家鲁本斯就将此公式与其拥有的实验数据进行比较,结果发现精确相符。本来普朗克是将实验数据与两个不正确的公式凑出的一个半经验公式,从理论上得不到任何解释。普朗克曾说:“即使这个新的辐射公式竟然证明是绝对正确的,但是如果把它仅仅看作是一个侥幸揣测出来的内插式公式,那么它的,价值也是有限的。” 在有了实验的支持后,普朗克开始了两个月的紧张工作,他认为这两个月是他一生中最困难的时期,他发现,要想合理解释自己提出的新公式,只有
4、冒天下之大不违,提出一个假说,物体在发射或吸收辐射时能量是不连续的,机械镇子的能量值是分离的,只能是某一最小能量的整倍数。 , 2, 3, 4,,振动频率为的谐振子最小能量为,1900.12.14普朗克以正常光谱中能量分布的理论为题宣布了自己的大胆假设及由此而推导公式的简便方法。这一天后被视为量子理论及原子物理,的诞生日。,与经典理论的冲突:,从十七世纪牛顿力学创立以来,以及微积分的建立,一切自然过程都被理所当然的视为连续的。法国大数学家莱布尼兹曾说:“现在把未来抱在怀中,任何一个给定的状态只能用紧接在前面的那个状态来解释,如果对这一点提出疑问,那么世界将会呈现许多间隙,而这些间隙就会将这条具
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