量子力学(黑体辐射) 1900年普朗克
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•1925年，薛定鄂在波、粒二象性基础上提出了描述 微观粒子的波动方程——量子力学的诞生。
量子力学的诞生打开了微观世界的大门。
§6.1 普朗克的能量子假设 一、黑体辐射的实验曲线 黑体：只吸收不反射的物体称为黑体。 模型：开有小孔的空腔
绝热不 透明
黑体辐射的实验曲线 e0(T, ) ——黑体辐射能
➢ 粒子满足的方程： F ma
新理论：相 对 论（迈克尔孙 — 莫雷实验） 量子力学（黑体辐射）
２、量子力学建立的过程 •1900年普朗克，提出了能量子假设，使人们第 一次认识到了微观物体的量子特征。
•1905年， 爱因斯坦提出了光量子假设，使人们认 识到了光的量子性。 •1913年，玻尔提出了氢原子理论，原子量子特征。
•1924年，德布罗依提出了实物粒子的波动性，认 识到实物粒子同时具有波、粒二象性。
—产生光电效应存在截止频率
➢ 产生光电效应的条件： 0
1921年爱因斯坦因光电效应获得诺贝尔获奖
来自百度文库
三、光的本性： 光同时具有波、粒二象性 （1）、 光的波动性 很早人们就认识到了光的波动性特征， 实验依据： 光的干涉和衍射
光的双缝 干涉图样
光的单缝 衍射图样
（2）、 光的粒子性 （1905年） 实验依据：光电效应
1.实验装置
2.经典电磁波理论的困难 实验发现：
任何金属都存在截止频率0
只有
光照射金属时
0
才有光电效应发生。
经典物理认为：光是一种电磁波，
产生光电效应的原因：电磁波的振动,导致 电子振 动产生的。 F qE
任何频率的光照到金属上都应产生光电效应。 I E2
所以经典物理无法解释光电效应的实验结果。
看法，只认识到了光的波动性，而忽视了光的粒子性； 在实物（原子，分子，以及它们构成的粒子）认识上， 是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于粒子图象 想得太多，而过分地忽略了波的图象呢？
在1924年的博士论文《量子理论研究》中，提 出物质波概念，并获得1929年诺贝尔物理奖。
3.德布罗意假设
实物粒子与光一样同时具有波动性和粒子性;
二. 爱因斯坦光电效应理论 1. 爱因斯坦光子假设（1905年)
（1）光不仅具有波动性， 而且具有粒子性。
（2）光是由一粒粒的光子组成
（3） 每个光子能量 E h hc
h 6.631034J s 普朗克常数
ν：光子频率, ：为光子波长 c /
爱因斯坦由光子假设给出了光电效应方程，成功 解释了光电效应实验。
1 2
mvm2
h
A
1 2
mv
2 m
光电效应方程
光电子的最大初动能 A：逸出功
3.爱因斯坦光子理论对光电效应的解释
电子吸收了光子的能量，则一部分变为脱
出功，其余部分转化为光电子的初动能。
h
A
1 2
mvm2
当：h A 时才能产生光电效应
当 h o A 恰好能产生光电效应， 但初动能为零。
➢
0
A h
0 1 2 3 4 5 6 ( m)
从经典理论出发推 e0(,T )公式的努力均遭失败
二.普朗克的能量子假设 （1900年）
黑体：由带电的谐振子组成；
谐振子的能量只能取一系列分立值：
0, 20 ,30,
能量子
即： nh
能量子
0 h
德.18581947
n 1,2,3
h 6.631034 J s 普朗克恒量 ：振子的频率
普朗克能量子假设
谐振子能量
nh n 1,2,3
能量不连续——量子化
经典物理： 谐振子能量
1 kA2
2
能量连续
1900年12月14日宣读《正常光谱中能量分布律的理论》
量子论诞生日 1918年 诺贝尔物理奖
§6.2 爱因斯坦光子理论
一、光电效应 光照射到金属上, 使电子从金属表面逸出的现象，
称为光电效应.
E mc 2 h
波、粒二
: 物质波的波长
象性联系
pmv h
与实物粒子相联的波称为物质波
1) 与光子比较
E mc2 h hc
光子
p mc h
凡物质都具有波动性和粒子性
: 光的波长
自然界的对称，和谐和统一性:
2) 物质波数量级概念 •宏观物体波动很小，可以忽略，这 是牛顿力学对宏观物体成立的原因 •微观粒子波动特征很明显，不能忽略
同 学 们 好
第六章 量子力学的建立
1、量子力学诞生背景 1899年除夕，开尔芬作为杰出的物理学家之一
在年会上发言认为：
物理学大厦已经建立，后辈物理学家只须做一些 修补工作。也就是在测量数据的小数点后面添加几位 有效数字而已。
两朵乌云： （1）. 迈克尔孙 — 莫雷实验的“零结果” （2）. 黑体辐射的“紫外灾难” 两朵乌云——暴风骤雨——席卷了整个物理学
光的园孔 衍射图样
（3）光的波、粒二象性联系：
E h hc mc2
粒子性的描述 E, p,m
p mc E h
c
波动性的描述 ,
光子的量子力学模型
波动性 突出表现在传播过程中 （干涉、衍射）
粒子性 突出表现在与物质相互作用中 （光电效应)
四.德布罗意物质波假设
１、德布罗意对光本性认识的反思： 整个世纪以来，我们在光的认识上出现了片面的
hc
黑体辐射公式 e0 (,T ) 2hc25 (ekT 1)1
普朗克黑体辐射公式
hc
e0 (,T ) 2hc 2 5 (e kT 1)1
e0 (T,)
0
理论值（点）与实验值（实线）符合非常好。
普朗克的能量子假设成功地解释了黑体辐射实验
3.普朗克能量子假设的意义
提出了能量量子化的新思想，指出了经 典物理学能量连续的不足。
2. 光电效应方程 爱因斯坦认为：
（1）、产生光电效应的原因：电子与光子碰撞, ——光子的粒子性
（2）、 电子要么全部吸收光子的能量，要么一 点也不吸收光子的能量。
（3）、一旦电子吸收了光子的能量，则一部分变 为脱出功，消耗在脱离金属表面的过程中，变成 了光电子，其余部分转化为光电子的初动能。
能量守恒： 入射光子能量 = 脱出功 + 光电子的动能
2.2110 34(m)
3.72 1063(m)
4.实物粒子波动性的实验依据——电子衍射实验 电子束直接穿过厚10-8m的晶体膜，得到了电子
衍射照片
实物粒子波动性的提出导致了量子力学的诞生。
四、量子力学的基本方程 1、牛顿力学对粒子的描述：
➢ 粒子只有粒子性，没有的波动性， ➢ 粒子的一切状态用坐标 (r)和动量( p)完全描述，
量子力学的诞生打开了微观世界的大门。
§6.1 普朗克的能量子假设 一、黑体辐射的实验曲线 黑体：只吸收不反射的物体称为黑体。 模型：开有小孔的空腔
绝热不 透明
黑体辐射的实验曲线 e0(T, ) ——黑体辐射能
➢ 粒子满足的方程： F ma
新理论：相 对 论（迈克尔孙 — 莫雷实验） 量子力学（黑体辐射）
２、量子力学建立的过程 •1900年普朗克，提出了能量子假设，使人们第 一次认识到了微观物体的量子特征。
•1905年， 爱因斯坦提出了光量子假设，使人们认 识到了光的量子性。 •1913年，玻尔提出了氢原子理论，原子量子特征。
•1924年，德布罗依提出了实物粒子的波动性，认 识到实物粒子同时具有波、粒二象性。
—产生光电效应存在截止频率
➢ 产生光电效应的条件： 0
1921年爱因斯坦因光电效应获得诺贝尔获奖
来自百度文库
三、光的本性： 光同时具有波、粒二象性 （1）、 光的波动性 很早人们就认识到了光的波动性特征， 实验依据： 光的干涉和衍射
光的双缝 干涉图样
光的单缝 衍射图样
（2）、 光的粒子性 （1905年） 实验依据：光电效应
1.实验装置
2.经典电磁波理论的困难 实验发现：
任何金属都存在截止频率0
只有
光照射金属时
0
才有光电效应发生。
经典物理认为：光是一种电磁波，
产生光电效应的原因：电磁波的振动,导致 电子振 动产生的。 F qE
任何频率的光照到金属上都应产生光电效应。 I E2
所以经典物理无法解释光电效应的实验结果。
看法，只认识到了光的波动性，而忽视了光的粒子性； 在实物（原子，分子，以及它们构成的粒子）认识上， 是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于粒子图象 想得太多，而过分地忽略了波的图象呢？
在1924年的博士论文《量子理论研究》中，提 出物质波概念，并获得1929年诺贝尔物理奖。
3.德布罗意假设
实物粒子与光一样同时具有波动性和粒子性;
二. 爱因斯坦光电效应理论 1. 爱因斯坦光子假设（1905年)
（1）光不仅具有波动性， 而且具有粒子性。
（2）光是由一粒粒的光子组成
（3） 每个光子能量 E h hc
h 6.631034J s 普朗克常数
ν：光子频率, ：为光子波长 c /
爱因斯坦由光子假设给出了光电效应方程，成功 解释了光电效应实验。
1 2
mvm2
h
A
1 2
mv
2 m
光电效应方程
光电子的最大初动能 A：逸出功
3.爱因斯坦光子理论对光电效应的解释
电子吸收了光子的能量，则一部分变为脱
出功，其余部分转化为光电子的初动能。
h
A
1 2
mvm2
当：h A 时才能产生光电效应
当 h o A 恰好能产生光电效应， 但初动能为零。
➢
0
A h
0 1 2 3 4 5 6 ( m)
从经典理论出发推 e0(,T )公式的努力均遭失败
二.普朗克的能量子假设 （1900年）
黑体：由带电的谐振子组成；
谐振子的能量只能取一系列分立值：
0, 20 ,30,
能量子
即： nh
能量子
0 h
德.18581947
n 1,2,3
h 6.631034 J s 普朗克恒量 ：振子的频率
普朗克能量子假设
谐振子能量
nh n 1,2,3
能量不连续——量子化
经典物理： 谐振子能量
1 kA2
2
能量连续
1900年12月14日宣读《正常光谱中能量分布律的理论》
量子论诞生日 1918年 诺贝尔物理奖
§6.2 爱因斯坦光子理论
一、光电效应 光照射到金属上, 使电子从金属表面逸出的现象，
称为光电效应.
E mc 2 h
波、粒二
: 物质波的波长
象性联系
pmv h
与实物粒子相联的波称为物质波
1) 与光子比较
E mc2 h hc
光子
p mc h
凡物质都具有波动性和粒子性
: 光的波长
自然界的对称，和谐和统一性:
2) 物质波数量级概念 •宏观物体波动很小，可以忽略，这 是牛顿力学对宏观物体成立的原因 •微观粒子波动特征很明显，不能忽略
同 学 们 好
第六章 量子力学的建立
1、量子力学诞生背景 1899年除夕，开尔芬作为杰出的物理学家之一
在年会上发言认为：
物理学大厦已经建立，后辈物理学家只须做一些 修补工作。也就是在测量数据的小数点后面添加几位 有效数字而已。
两朵乌云： （1）. 迈克尔孙 — 莫雷实验的“零结果” （2）. 黑体辐射的“紫外灾难” 两朵乌云——暴风骤雨——席卷了整个物理学
光的园孔 衍射图样
（3）光的波、粒二象性联系：
E h hc mc2
粒子性的描述 E, p,m
p mc E h
c
波动性的描述 ,
光子的量子力学模型
波动性 突出表现在传播过程中 （干涉、衍射）
粒子性 突出表现在与物质相互作用中 （光电效应)
四.德布罗意物质波假设
１、德布罗意对光本性认识的反思： 整个世纪以来，我们在光的认识上出现了片面的
hc
黑体辐射公式 e0 (,T ) 2hc25 (ekT 1)1
普朗克黑体辐射公式
hc
e0 (,T ) 2hc 2 5 (e kT 1)1
e0 (T,)
0
理论值（点）与实验值（实线）符合非常好。
普朗克的能量子假设成功地解释了黑体辐射实验
3.普朗克能量子假设的意义
提出了能量量子化的新思想，指出了经 典物理学能量连续的不足。
2. 光电效应方程 爱因斯坦认为：
（1）、产生光电效应的原因：电子与光子碰撞, ——光子的粒子性
（2）、 电子要么全部吸收光子的能量，要么一 点也不吸收光子的能量。
（3）、一旦电子吸收了光子的能量，则一部分变 为脱出功，消耗在脱离金属表面的过程中，变成 了光电子，其余部分转化为光电子的初动能。
能量守恒： 入射光子能量 = 脱出功 + 光电子的动能
2.2110 34(m)
3.72 1063(m)
4.实物粒子波动性的实验依据——电子衍射实验 电子束直接穿过厚10-8m的晶体膜，得到了电子
衍射照片
实物粒子波动性的提出导致了量子力学的诞生。
四、量子力学的基本方程 1、牛顿力学对粒子的描述：
➢ 粒子只有粒子性，没有的波动性， ➢ 粒子的一切状态用坐标 (r)和动量( p)完全描述，