原子物理光的粒子性与电子的波动性.ppt

利用等比级数求 和公式:
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带入上式 可得:
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利用公式:
得到(1.1.9)普朗克公式. 用波长表示即:
( ,T )
8h
c3
3
eh
1
/ kT
1
(1.1.10)
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1.1.3 各黑体辐射公式与实验的比较
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1.2.1光电效应实验规律
当光束照射在金属 表面上时，使电子从 金属中脱出的现象， 叫做光电效应。
截止电压与电子的动 能满足关系
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(1.2.1)
1.2.1 光电效应装置图
张张延延惠惠 原原子子物物理理
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2.实验规律： （1）当入射光的频率高于一定值时，在一定光强下，光电流先随着加在两 电极上的电压的增大而增大，然后趋于一个饱和值 Is。饱和光电流强度与
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ρ(ν ，T)也表示物体在ν 附 近ν —ν+d ν 单位频率间隔辐 射的能量
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对吸收本领(ν ，T)=1的绝对黑体，
❖对吸收本领(ν ，T)=1的绝对黑体， 只要测出其发射本领r(ν ，T)，就得到 热辐射能量谱ρ(ν，T)， 。有时将热
λmax，随着温度T的增加，λmax的值减小，与绝对
温度T
λmaxT=b (1.1.2)
❖ 其 中 b 是 一 个 常 数 b=2897.756μm·k 。 1893 年 维 恩 (W·Wien)曾在理论上推导出这一结果，因此式(1.1.2) 称为维恩定律。
❖ (3)黑体辐射的总辐射本领与它的绝对温度的四次方成 正比
辐射能量谱表示成波长和温度的函数
ρ(λ，T)。如图1.1.2给出了不同温度
下黑体辐射的能谱分布曲线。
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图1.1.2黑 体 辐 射 谱
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黑体辐射谱的几点结论
❖ (1)每条曲线都只由温度决定，与腔壁的材料无关。 ❖ (2)每条曲线都有一个极大值，其相应的波长设为，
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❖物体不仅有热辐射现象，对光也会 有吸收现象。通常用吸收系数 。
❖ （2）吸收本领它定义为物体在温度T 时，有波长为λ的光入射，被物体吸 收的该波长的光能量与入射的该波 长的光能量之比。故吸收系数是一个
无量纲的量。(λ，T)来表示物体的吸
收本领
❖如果 (λ，T)=1，我们就称这种物
dλ
上式称为斯忒藩—玻耳兹曼(Stefan-Boltzman)定律。
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1.1.2黑体辐射的经典理论公式
❖ 维恩黑体辐射的能量分布经验关系式:
瑞利与金斯利用经典电动力学和统计物理学得到黑体辐射公式 (1.1.5)
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❖ 瑞利和金斯首先认为空腔内的电磁辐射 形成一切可能形成的驻波，其节点在空 腔壁处，由此得到辐射场中单位体积内
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来自百度文库
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1.1.3 普朗克公式以及能量子假设
1900年普朗克(M·Planck)在德国物理学会年会上提出 一个黑体辐射能量分布公式
(1.1.9
普朗克提出了能量量子化的假设：(1)黑体的腔壁是由
无数个带电的谐振子组成的，这些谐振子不断地吸收
和辐射电磁波，与腔内的辐射场交换能量；(2)这些谐
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★ 核心思想：能量量子化 (不连续) !
能量不连续的概念与经典物理学是完 全不相容的！ Max Planck荣获1918年 Nobel Prize
普朗克 (1858—1947) 德国人
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(60岁获诺张贝延惠尔奖原子) 物理
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§1.2光电效应与爱因斯坦光量子理论
振子所具有的能量是分立的，它的能量与其振动频率
ν 成 正 比 ： ε0=h ν . 式 中 h 即 为 普 朗 克 常 数
h=6.6218×10-34(J·S),振子与辐射场交换的能量ε只能 取基本单元能量子ε0的整数倍εn=nε0 n=0,1,2…
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❖ 由于能量取离散值，因此利用统计理论 求平均值时采用求和得：
频率ν 附近单位频率间隔内电磁辐射的
(1.1.6)
根据经典的能量均分定理，当系统处于热平衡时 ，经典的玻尔兹曼分布律仍可应用，每一个简谐 振子的能量可以在O到∞之间连续取值，则一个振
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(1.1.7)
(1.1.8)
由此得到瑞利与金斯公式,当频率较低时，瑞利—金斯定 律的理论值与实验结果符合较好，频率较高时，就与实验 结果有很大差异，在紫外端发散，这就是当时物理学界所 称的“紫外灾难”,见图1.1.3各黑体辐射公式与试验的比 较.
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（1）发射本领：用 r( ,t) 来表示。表示物体发 射热辐射的能力，定义为：在单位时间内，从物 体表面单位面积上所发射的频率在 到 d 范 围内的辐射能 dr 与频率间隔的比值。即：
dr
r( ,T ) dr d
（1） 具有 焦耳/米2的量纲。
体叫黑体.黑体能够吸收射到它表面 的全部电磁辐射
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图1.1.1 空腔小孔
向远处观察 打开的窗子
近似黑体
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1859年基尔霍夫(G·R·Kirchhoff)指出：任何物
体在同一温度T下的辐射本领r(，T)与吸收本 领(，T)成正比，其比值只与ν和T有关：
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第一章 光的粒子性和 电子的波动性
§1.1
1.1.1 黑体辐射的实验规律：
❖ 热辐射是物体的一种电磁辐射现象，所有 物体都能发射热辐射，例如炽热物体的发 光就是一种热辐射现象。 由于分子热运动导致物体辐射电磁波
温度不同时 辐射的波长分布不同
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红外夜视仪
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本学期课程的主要内容
第一章 光的粒子性与电子的波动性 第二章 原子的核式模型和玻尔理论 第三章量子力学基础 第四章 碱金属原子 第五章 多电子原子 第六章 磁场中的原子 第七章 原子核物理学 第八章 分子结构与光谱 第九章 粒子物理学
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