05-1-第1章-波粒二象性-量子力学-大学物理-海南大学

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量子物理引言

一、物理学的分支及发展的总趋势物理学经典物理-力学、热学、电磁学、光学；现代物理-相对论、量子论、非线性物理学；

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量子物理引言

二、关键概念的发展历史

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量子物理引言

三、近年来的发展 粒子物理高能加速器产生新粒子，已发现300种。麦克斯韦理论、狄拉克量子电动力学、规范场理论、重整化方法。 天体物理运用物理学实验方法和理论对宇宙各种星球进行观测和研究，从而得出相应的天文规律的学科。应用经典、量子、广义相对论、等离子体物理和粒子物理。

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量子物理引言

三、近年来的发展 存在的问题太阳中微子短缺问题；引力波存在的问题；物体的速度能否超过光速的问题； 生物物理有机体遗传程序的研究有机体遗传程序的研究(须运用量子力学、统计物理、非平衡热力学、X射线、电子能谱和核磁共振技术等)。

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量子物理引言

四、物理学发展的总趋向 学科之间的大综合。 相互渗透结合成边缘学科。例如：生物物理、生物化学、物理化学、量子化学、量子电子学、量子统计力学、固体量子论。

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量子物理引言

四、物理学发展的总趋向 二十世纪物理学中两个重要的概念场和对称性 从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出：(1)黑体辐射问题，即所谓“紫外灾难”问题；(2)光电效应和康普顿效应的解释问题；(3)原子的稳定性和大小问题。

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第一章

波粒二象性

一、黑体辐射二、光电效应三、光的二象性四、康普顿散射五、粒子的波动性六、概率波与概率幅七、不确定关系光子

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一、黑体辐射 当物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量，物体和辐射场达到热平衡，称为平衡热辐射。这时物体的温度固定。以下只讨论平衡热辐射。 单位时间内从物体单位表面发出的波长在 附近单位波长间隔内的电磁波的能量称为单色辐出度(单色辐射本领)M SI单位 W/m3 辐出度(总辐射本领)M(T)

M (T ) M (T )d 0

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一、黑体辐射

2.黑体辐射的基本规律 黑体：能完全吸收各种波长电磁波而无反射的物体 物体辐射的电磁波和吸收的电磁波相同(实验结果) 黑体能完全辐射各种波长的光，M 最大且只与温度有关而和材料及表面状态无关 利用黑体可撇开材料的具体性质来普遍地研究热辐射本身的规律

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一、黑体辐射 维恩设计的黑体不透明材料空腔开一个面积远小于空腔内表面积的小孔。小孔能完全吸收各种波长的入射电磁波而成为黑体。 斯特藩—玻耳兹曼定律

M(T)= T 4其中 = 5.67 10-8 W

/m2K4,称为斯特藩—玻耳兹曼常量。

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一、黑体辐射 维思位移定律

m T= b

b= 2.897756×10-3 m K

如太阳 T 6000k max 500nm,白光白炽灯 T 2000k max 1448nm色泽偏红

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一、黑体辐射

3.经典物理的困难 空腔壁产生的热辐射可想象成以壁为节点的许多驻波。由经典理论导出的 M (T)~ 公式都与实验结果不符合！

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一、黑体辐射 普朗克假定(1900) 4.普朗克的能量子假说和黑体辐射公式对频率为 的电磁辐射，物体只能以 h 为能量单位发射或吸收它。 h= 6.6260755×10-34 J·s是普朗克常数

能量

经典

量子

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一、黑体辐射 普朗克公式

1 2 c2h M T 5 e hc/ kT 1

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一、黑体辐射

5.宇宙背景辐射A.A. Penzias和R.W.Wilson(1964)在用射电望远镜探测中性氢原子谱时，发现了T= 3.1 K的宇宙背景辐射,这是宇宙大爆炸后留下的充满整个宇宙的电磁辐射。

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二、光电效应

1.实验装置和相关概念 金属及其化合物在电磁辐射下发射电子的现象称为光电效应，所发射的电子称为光电子。 K—阴极，A—阳极

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二、光电效应

2.实验规律 (1)饱和光电流强度 im与入射光强 I成正比。-Uc

im2 im1

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二、光电效应 (2)截止电压 Uc电子能从K A,说明电子具有动能；加反向电压，

im2 im1

U=-Uc时，光电流 i才为零，光电子具有最大初动能1 2 eU c mum 2-Uc

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二、光电效应 (2)截止电压 Uc随入射光频率线性增加,与光的强度无关。Uc(V) 2.0 1.0 0.0 4.0 6.0 8.0 10.0 (1014Hz)

1 2 eU c mum 2

Cs

Na

Uc= K - U0K是与金属种类有关的一个常量。则

C a

1 2 mum eK eU 0 2

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