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光的粒子性 课件
A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′ C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′ D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′
【解析】 能量守恒定律和动量守恒定律是自然界的普遍 规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时 遵循这两个守恒定律，光子与电子碰撞前光子的能量E＝hν＝ hcλ，当光子与电子碰撞时，光子的能量的一部分转移给电子， 光子的能量E′＝hν′＝hλ′c ＜E＝hcλ，可知λ＜λ′，故C选项 正确．
eU＝Ek－Ekm， 即Ek＝eU＋Ekm， 代入数值得Ek＝6.01×10－19J.
【答案】 (1)3.5×1012 (2)6.01×10－19J
三、有关康普顿效应的问题 【例3】 科学研究证明，光子具有能量也具有动量，当 光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给电子．假设光子与 电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中 ()
光的粒子性
一、光电效应 1．光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象，发射 出来的电子叫做光电子． 2．光电效应的实验规律 (1)存在着饱和电流． (2)存在着遏止电压和截止频率． (3)光电效应具有瞬时性．
二、爱因斯坦的光电效应方程 1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的， 而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量 子被称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.
【答案】 C
2．光电子的动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个 方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能 量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向 外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．
3．光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随 着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值 是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压 大小无关．
17.2光的粒子性 (公开课)ppt课件
3. 从方程可以看出光电子初动能和照射 光的频率成线性关系 4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极极限频率。
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被 物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。
10
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应” 实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的值与 理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正 确。
8
3.爱因斯坦的光量子假设
1.内容
光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现， 而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的 光是由大量能量为 =h 光子组成的粒子流，这些光
子沿光的传播方向以光速 c 运动。
2.爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部
分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后
15
当堂训练
16
康普顿效应
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传 播方向发生改变,这种现象叫做光的散射
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散 射的实验时，发现散射线中除有与入 射线波长相同的射线外，还有比入射 线波长更长的射线，其波长的改变量 与散射角有关，而与入射线波长 和散 射物质都无关。
17
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。 21
四、吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200)测量
各种波长的散射光强度，作 了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被 物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。
10
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应” 实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的值与 理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正 确。
8
3.爱因斯坦的光量子假设
1.内容
光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现， 而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的 光是由大量能量为 =h 光子组成的粒子流，这些光
子沿光的传播方向以光速 c 运动。
2.爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部
分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后
15
当堂训练
16
康普顿效应
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传 播方向发生改变,这种现象叫做光的散射
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散 射的实验时，发现散射线中除有与入 射线波长相同的射线外，还有比入射 线波长更长的射线，其波长的改变量 与散射角有关，而与入射线波长 和散 射物质都无关。
17
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。 21
四、吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200)测量
各种波长的散射光强度，作 了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。
光的粒子性课件
[解析] 光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有 光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能不 变；若减弱光的强度，入射光子的数目减少，逸出的光电 子数就会减少。综上可知，本题答案为A。
[答案] A
对于光电效应的实验规律，常对“发生光电效应”的条 件进行考查。“发生”时需满足：照射光的频率大于金属的 极限频率，即ν>νc。或当光子的能量ε>W0，而光电子的最 大初动能只与照射光的频率有关，而与强度无关，强度大 小决定了逸出光电子的数目多少。
3．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 电子 从表面逸出的现象。
(2)光电子：光电效应中发射出来的电子 。
(3)光电效应的实验规律： ①存在着饱和 光电流：在光的颜色不变的情况下，入
射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入 射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 。
[关键一点] 康普顿效应和光电效应都揭示了光具有粒子
性，也证明了爱因斯坦光子说的正确性。
1．对热辐射的理解 (1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波。 (2)辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有 所不同。这是热辐射的一种特性。 (3)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显 著的不同。
2．一般物体的辐射与黑体辐射的比较
(3)Ekm－ν曲线。如图17－1－2所示 是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的 变化曲线。这里，横轴上的截距是截止频 率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的 负值；斜率为普朗克常量。
图17－1－2
2．光子说对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系： 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大。所以，入射光频率一定时，饱和光 电流与光强成正比。 (2)存在截止频率和遏止电压： 爱因斯坦光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率 成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关。光电效应方程同时表明，只有 hν＞W0 时，才有光 电子逸出，νc＝Wh0就是光电效应的截止频率。
[答案] A
对于光电效应的实验规律，常对“发生光电效应”的条 件进行考查。“发生”时需满足：照射光的频率大于金属的 极限频率，即ν>νc。或当光子的能量ε>W0，而光电子的最 大初动能只与照射光的频率有关，而与强度无关，强度大 小决定了逸出光电子的数目多少。
3．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 电子 从表面逸出的现象。
(2)光电子：光电效应中发射出来的电子 。
(3)光电效应的实验规律： ①存在着饱和 光电流：在光的颜色不变的情况下，入
射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入 射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 。
[关键一点] 康普顿效应和光电效应都揭示了光具有粒子
性，也证明了爱因斯坦光子说的正确性。
1．对热辐射的理解 (1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波。 (2)辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有 所不同。这是热辐射的一种特性。 (3)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显 著的不同。
2．一般物体的辐射与黑体辐射的比较
(3)Ekm－ν曲线。如图17－1－2所示 是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的 变化曲线。这里，横轴上的截距是截止频 率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的 负值；斜率为普朗克常量。
图17－1－2
2．光子说对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系： 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大。所以，入射光频率一定时，饱和光 电流与光强成正比。 (2)存在截止频率和遏止电压： 爱因斯坦光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率 成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关。光电效应方程同时表明，只有 hν＞W0 时，才有光 电子逸出，νc＝Wh0就是光电效应的截止频率。
光的粒子性 ppt课件
红､橙､黄､绿四种单色光中,能量最小的是( ) A
A.红光
B.橙光
C.黄光
D.绿光
注意：红橙黄绿青蓝紫，波长逐渐减小，频率逐渐增大
巩固应用
对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点,以下说法正确的是 A.以某一个最少能量值一份一份地辐射和吸收 ABD B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量是量子化的
24000.35106 4.21021个. 6.6310343.0108
光电效应
❖ 1、光电效应 在光的照射下物体发射出电子的现象,叫做光电效应
❖ 2、光电子 发射出来的电子称为光电子
❖ 3、光电流 光电子定向移动形成的电流叫光电流
❖ 4、逸出功：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的 引力所做功的最小值。不同金属,其逸出功不同。
现象叫做光的散射
❖ 2、康普顿效应 ❖ 在散射的光线中,除了有与入射光波长相同的射线外,还有波
长比入射光波长更长的射线,人们把这种波长变化的现象叫 做康普顿效应
❖ 3、意义 ❖ 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；证实了“光子具有
动量”；证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量 守恒定律仍然是成立的
率有关（频率越高,光电子的最大初动能越大）,而 与入射光的强度无关
③频率低于νc的入射光不能使光电子逸出.（无论光的 强度多大,照射时间多长）
④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的 (<10-9 s)
爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(1905年提出)
光不是连续的而是一份一份 的，每一份叫做一个光子， 光子的能量跟它的频率成正 比。
17.1 能量量子化 17.2 光的粒子性
光的粒子性人教版高二年级物理课堂PPT学习
2.光电效应的实验规律
（2）存在遏止电压
K、A 间加反向电压，当电压达 到某一值 Uc时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。
二、光电效应的实验规律
2.光电效应的实验规律
（2）存在遏止电压
对一定颜色（频率）的光，无论 光的强弱如何，遏止电压都一样。 光的频率改变，遏止电压也改变。
结论：光电子的能量只与入射光的频率有关， 而与入射光的强弱无关。
爱因斯坦由于发现光电效应规律获1921年诺 贝尔物理学奖。
光子像其他粒子一样，也具有能量。 光电效应显示了光的粒子性。
四、爱因斯坦的光子说
4.光电效应方程的验证
Ek
α 0 ν0 -W0
斜率：tanα＝h 普朗克常量
ν 横轴截距：金属的截止频率νc
纵轴截距的绝对值：金属的逸出功W0
课堂小结
一、光电效应 二、光电效应的实验规律 三、光电效应解释中的疑难 四、爱因斯坦的光子说
二、光电效应的实验规律2Fra bibliotek光电效应的实验规律
（3）存在截止频率νc——极限频率
当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使 不施加反向电压也没有光电流，这表明已经 没有光电子了。νc称为截止频率或极限频率。 结论：对于每种金属材料，都相应的有一 确定的截止频率νc。
入射光频率ν>νc ，发生光电效应； 入射光频率ν <νc，不发生光电效应 。
（无论光强度多大）
二、光电效应的实验规律
2.光电效应的实验规律
（4）光电效应具有瞬时性
精确测量表明产生电流的时间不超过 10－9 s，即光电效应几乎是瞬时发生的。
三、光电效应解释中的疑难
经典电磁理论认为： ①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的
（2）存在遏止电压
K、A 间加反向电压，当电压达 到某一值 Uc时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。
二、光电效应的实验规律
2.光电效应的实验规律
（2）存在遏止电压
对一定颜色（频率）的光，无论 光的强弱如何，遏止电压都一样。 光的频率改变，遏止电压也改变。
结论：光电子的能量只与入射光的频率有关， 而与入射光的强弱无关。
爱因斯坦由于发现光电效应规律获1921年诺 贝尔物理学奖。
光子像其他粒子一样，也具有能量。 光电效应显示了光的粒子性。
四、爱因斯坦的光子说
4.光电效应方程的验证
Ek
α 0 ν0 -W0
斜率：tanα＝h 普朗克常量
ν 横轴截距：金属的截止频率νc
纵轴截距的绝对值：金属的逸出功W0
课堂小结
一、光电效应 二、光电效应的实验规律 三、光电效应解释中的疑难 四、爱因斯坦的光子说
二、光电效应的实验规律2Fra bibliotek光电效应的实验规律
（3）存在截止频率νc——极限频率
当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使 不施加反向电压也没有光电流，这表明已经 没有光电子了。νc称为截止频率或极限频率。 结论：对于每种金属材料，都相应的有一 确定的截止频率νc。
入射光频率ν>νc ，发生光电效应； 入射光频率ν <νc，不发生光电效应 。
（无论光强度多大）
二、光电效应的实验规律
2.光电效应的实验规律
（4）光电效应具有瞬时性
精确测量表明产生电流的时间不超过 10－9 s，即光电效应几乎是瞬时发生的。
三、光电效应解释中的疑难
经典电磁理论认为： ①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的
光的粒子性PPT课件
“Subtle is the Lord, but malicious He is not”
主是誨澀的，但是牠並無惡意。
-
- Einstein 32
博闻苦思，好学进取
年
轻
时
的
爱
因
“如果我以
斯 坦
速度c追随一条
光线运动，我应
当看到什么现象
呢？”
-
33
m2cEKm0c2
E K 运动时的能量 m0c 2静止时的能量
E k m e a c U e x K U 0 流(2.)遏0止叫电截势止差频U率c —(也—称使红光限电).
(3)瞬时性: 只要频率大 流为零时的反向电压.
于截止频率,光电效应产 遏止电势差(eUc = Ekmax)与
生的时间不超过10-9s.
- 入射光频率成线性关系39
实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：
1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。
结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光 光强成正比 .
当反向电压加至U 0 时光电流为零，称 U 0 为遏止电压。 2 . 光电子初动能和入射光频率的关系
遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：
12mm2 eU0
-
38
与入射光强无关.
MB(T)T4
5 .6 1 7 8 W 0 m 2 K 4 斯特藩常数
黑体的单色辐出度与温度的四次方成正比
维恩（Wien)位移定律
mTb
b2 .8 9 1 3 0 m K 维恩常数
当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波
方向移动。
-
11
利用红外线检测人体的健康状态，本图片是
光的粒子性 课件
对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光,由于每
个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
6.光电效应与经典电磁理论的矛盾
(1)矛盾之一:遏止电压由入射光频率决定,与光的强弱无关
按照光的经典电磁理论,光越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电
压应与光的强弱有关,而实验表明:遏止电压由入射光的频率决定,与光强无
的逸出功。
2.对方程的四点理解
1
(1)公式中的 Ek =2 mev2,是光电子的最大初动能,对某个光电子而言,其
1
2
离开金属时剩余动能大小可以是 0~ me v2 范围内的任何数值。
(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。
能量为ε=hν的光子被电子所吸收,电子把这些能量的一部分用来克服
金属表面对它的吸引,另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克
探究二爱因斯坦的光电效应方程
用光照射光电管且能产生光电效应,如果给光电管加上反向电压,光电
管中就没有电流了吗?
提示由于光电子具有一定的动能,当所加的电压较小时,光电管
中仍然有电流,当电压大于遏止电压时,电路中无电流。
1.光电效应方程:Ek=hν-W0,其中 Ek 为光电子的最大初动能,W0 为金属
3.康普顿效应
(1)在光的散射中,除了与入射波长 λ0 相同的成分外,还有波长大于 λ0 的
成分。这个现象称为康普顿效应。
(2)康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有
动量,深入揭示了光的粒子性的一面。
4.光子的动量
ℎ
光子的动量 p= ,其中 h 为普朗克常量,λ 为光的波长。
(2)发生光电效应时,电子克服金属原子核的引力逸出时,具有的动能大
个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
6.光电效应与经典电磁理论的矛盾
(1)矛盾之一:遏止电压由入射光频率决定,与光的强弱无关
按照光的经典电磁理论,光越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电
压应与光的强弱有关,而实验表明:遏止电压由入射光的频率决定,与光强无
的逸出功。
2.对方程的四点理解
1
(1)公式中的 Ek =2 mev2,是光电子的最大初动能,对某个光电子而言,其
1
2
离开金属时剩余动能大小可以是 0~ me v2 范围内的任何数值。
(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。
能量为ε=hν的光子被电子所吸收,电子把这些能量的一部分用来克服
金属表面对它的吸引,另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克
探究二爱因斯坦的光电效应方程
用光照射光电管且能产生光电效应,如果给光电管加上反向电压,光电
管中就没有电流了吗?
提示由于光电子具有一定的动能,当所加的电压较小时,光电管
中仍然有电流,当电压大于遏止电压时,电路中无电流。
1.光电效应方程:Ek=hν-W0,其中 Ek 为光电子的最大初动能,W0 为金属
3.康普顿效应
(1)在光的散射中,除了与入射波长 λ0 相同的成分外,还有波长大于 λ0 的
成分。这个现象称为康普顿效应。
(2)康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有
动量,深入揭示了光的粒子性的一面。
4.光子的动量
ℎ
光子的动量 p= ,其中 h 为普朗克常量,λ 为光的波长。
(2)发生光电效应时,电子克服金属原子核的引力逸出时,具有的动能大
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MB(,T)2c4kT
维恩(Wien)经验公式
M B(,T)c15ec2T
e0(,T)
实验值
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
e0(,T)
实验值
维恩
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
e0(,T)
实验值
紫 外 灾
难
瑞利--金斯
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
子和分子吸收或辐射电磁波的能量可以任意的概念,提出能
量的吸收与辐射只能按不连续的一份一份能量进行。
普朗克量子假设：
1. 黑体由带电谐振子组成; 2.谐振子的能量只能取分立值：
能量子: h
h6.6 3 13 0J 4s
谐振子的能量只能是能量子的整数倍:
En nh n1、 2、 3量子数, 为谐振子频率
பைடு நூலகம்Mo(T)
3.黑体辐射的实验规律: (1)斯特藩 — 玻耳兹曼定律:
1879年,斯特藩从实验观察到: 1884年,玻耳兹曼用热力学理论推出：
M(T)=T 4
(2)维思位移定律:
m
b T
o m
应用：“规律”是测高温、遥感和红外追踪等的物理基础。
§13.1 黑体辐射 1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长 的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的 特征仅与温度有关。
正是这一理论导致了量子力学的诞生,普朗克成为量子力学 的开山鼻祖, 因此,获得1918年诺贝尔奖。
2 普朗克量子假说
能量子假说：辐射物质中带电谐振子的能量不是连 续变化，频率为γ的振子的能量只能取一些分立值 ，因此物体发射和吸收的辐射能只能是hγ（称为 能量子）的整数的整数倍，即：
,2,3,,n （n为正整数）
光的粒子性
(3)单色吸收比 (T) 单色反射比 (T)
(4)黑体 —在任何温度下,能完全吸收各 种波长电磁波而无反射的物体。
(T) 1，
(T)0
模型: (1)白天看远处的窗户— 接近黑体； (2)空腔(不透明, 开小孔—能完全吸收 各种波长的入射电磁波)。
2.基尔霍夫定律:
平衡热辐射:
M (T ) (T )
当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波 方向移动。
利用红外线检测人体的健康状态，本图片是 人体的背部热图，透过图片可以根据不同颜色 判断病变区域．
二 普朗克能量子假说
1 经典物理学遇到的困难
问题：如何从理论上找到符合实验的函数式 MB(,T) ？ 瑞利(Rayleigh)--金斯(Jeans)经验公式
绝对黑体模型
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
物体只能以 h 为能量单位发射或吸收电磁波。
普朗克这一思想完全背离经典物理,受到当时许多人的怀疑 和反对,包括当时的物理学泰斗---洛仑兹。乃至当时普朗克自
已也想以某种方式来消除 nh,它写道：
“我试图将h纳入经典理论的范围, 但一切这样的尝试都 失败了,这个量非常顽固”.
后来他又说: “在好几年内我花费了很大的劳动, 徒劳地 去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。我的一些同事 把这看成是悲剧。但我有自已的看法, 因为我从这种深入剖 析中获得了极大的好处, 起初我只是倾向于认为, 而现在是确 切地知道作用量子将在物理中发挥出巨大作用”。
基尔霍夫定律－在热平衡条件下，任何物体的单色
辐出度M（λ，T）与吸收比α（λ，T）的比值，是 一个与物体性质无关而只与物体的温度和辐射波长 有关的普适函数
绝对黑体－如果一个物体能全部吸收入射在它上面的 辐射而无反射（吸收比为1），这种物体黑体。
模型: (1)白天看远处的窗户— 接近黑体； (2)空腔(不透明, 开小孔—能完全吸收 各种波长的入射电磁波)。
对于频率为γ的谐振子最小能量为 h
h 称为普朗克常数，正整数 n 称为量子数。
h 6 .6 3 1 3 0 J 4s
在能量子假说基础上，普朗克得到了黑体辐射公式：
MB(,T)2c25
1
hc
ek T1
c ——光速
k ——玻尔兹曼常数 h ——普朗克常数
这一公式称为普朗克公式,它和实验符合得很好。
e0(,T)
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
11-1 黑体辐射 普朗克能量子假说
一、黑体辐射
辐射－物体以电磁波形式向外发射能量
物体在任何温度下都向外辐射电磁波
热辐射－由物体温度决定的电磁辐射
温度发射的能量电磁波的短波成分
平衡热辐射 相等
发射电磁辐射能量
吸收电磁辐射能量
物体具有稳定温度
辐出度 单色辐出度
单色辐出度M（λ，T）是指单位时间内从物体的单
位面积上所辐射出的波长在附近单位波长间隔的电
磁波能量
辐出度M（T）指在温度为T时单位时间从物体表面单 位面积辐射出的各种波长的总能量.
M(,T)dM(T) d
M(T) dM (T) M(,T)d
0
(,T) 单色吸收 (比 ,T) 单色反射
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
斯特藩（Stefan)——玻尔兹曼定律 由实验得到斯特藩—玻尔兹曼定律
MB(T)T4
5 .6 1 7 8 W 0 m 2 K 4 斯特藩常数
黑体的单色辐出度与温度的四次方成正比
维恩（Wien)位移定律
mTb
b2 .8 9 1 3 0 m K 维恩常数
实验值
普朗克
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
1918诺贝尔物理学奖
像普 朗 克
M.V.普朗克
研究辐射的量 子理论，发现基 本量子，提出能 量量子化的假设
13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论
一、光电效应 光电效应实验装置
e0(,T)
实验值
紫 外 灾
难
维恩
瑞利--金斯
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
四 普朗克量子假说 普朗克公式
1900年,德国理论物理学家普朗克找到一个经验公式
普朗克公式:
M o(T)2c2h5eh/1 kT 1
与实验相 当符合!
为了从理论上得出这个公式,普朗克大胆放弃了黑体中的原
维恩(Wien)经验公式
M B(,T)c15ec2T
e0(,T)
实验值
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
e0(,T)
实验值
维恩
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
e0(,T)
实验值
紫 外 灾
难
瑞利--金斯
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
子和分子吸收或辐射电磁波的能量可以任意的概念,提出能
量的吸收与辐射只能按不连续的一份一份能量进行。
普朗克量子假设：
1. 黑体由带电谐振子组成; 2.谐振子的能量只能取分立值：
能量子: h
h6.6 3 13 0J 4s
谐振子的能量只能是能量子的整数倍:
En nh n1、 2、 3量子数, 为谐振子频率
பைடு நூலகம்Mo(T)
3.黑体辐射的实验规律: (1)斯特藩 — 玻耳兹曼定律:
1879年,斯特藩从实验观察到: 1884年,玻耳兹曼用热力学理论推出：
M(T)=T 4
(2)维思位移定律:
m
b T
o m
应用：“规律”是测高温、遥感和红外追踪等的物理基础。
§13.1 黑体辐射 1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长 的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的 特征仅与温度有关。
正是这一理论导致了量子力学的诞生,普朗克成为量子力学 的开山鼻祖, 因此,获得1918年诺贝尔奖。
2 普朗克量子假说
能量子假说：辐射物质中带电谐振子的能量不是连 续变化，频率为γ的振子的能量只能取一些分立值 ，因此物体发射和吸收的辐射能只能是hγ（称为 能量子）的整数的整数倍，即：
,2,3,,n （n为正整数）
光的粒子性
(3)单色吸收比 (T) 单色反射比 (T)
(4)黑体 —在任何温度下,能完全吸收各 种波长电磁波而无反射的物体。
(T) 1，
(T)0
模型: (1)白天看远处的窗户— 接近黑体； (2)空腔(不透明, 开小孔—能完全吸收 各种波长的入射电磁波)。
2.基尔霍夫定律:
平衡热辐射:
M (T ) (T )
当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波 方向移动。
利用红外线检测人体的健康状态，本图片是 人体的背部热图，透过图片可以根据不同颜色 判断病变区域．
二 普朗克能量子假说
1 经典物理学遇到的困难
问题：如何从理论上找到符合实验的函数式 MB(,T) ？ 瑞利(Rayleigh)--金斯(Jeans)经验公式
绝对黑体模型
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
绝对黑体的单色辐出度与波长、温度的关系 MB(,T)
物体只能以 h 为能量单位发射或吸收电磁波。
普朗克这一思想完全背离经典物理,受到当时许多人的怀疑 和反对,包括当时的物理学泰斗---洛仑兹。乃至当时普朗克自
已也想以某种方式来消除 nh,它写道：
“我试图将h纳入经典理论的范围, 但一切这样的尝试都 失败了,这个量非常顽固”.
后来他又说: “在好几年内我花费了很大的劳动, 徒劳地 去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。我的一些同事 把这看成是悲剧。但我有自已的看法, 因为我从这种深入剖 析中获得了极大的好处, 起初我只是倾向于认为, 而现在是确 切地知道作用量子将在物理中发挥出巨大作用”。
基尔霍夫定律－在热平衡条件下，任何物体的单色
辐出度M（λ，T）与吸收比α（λ，T）的比值，是 一个与物体性质无关而只与物体的温度和辐射波长 有关的普适函数
绝对黑体－如果一个物体能全部吸收入射在它上面的 辐射而无反射（吸收比为1），这种物体黑体。
模型: (1)白天看远处的窗户— 接近黑体； (2)空腔(不透明, 开小孔—能完全吸收 各种波长的入射电磁波)。
对于频率为γ的谐振子最小能量为 h
h 称为普朗克常数，正整数 n 称为量子数。
h 6 .6 3 1 3 0 J 4s
在能量子假说基础上，普朗克得到了黑体辐射公式：
MB(,T)2c25
1
hc
ek T1
c ——光速
k ——玻尔兹曼常数 h ——普朗克常数
这一公式称为普朗克公式,它和实验符合得很好。
e0(,T)
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
11-1 黑体辐射 普朗克能量子假说
一、黑体辐射
辐射－物体以电磁波形式向外发射能量
物体在任何温度下都向外辐射电磁波
热辐射－由物体温度决定的电磁辐射
温度发射的能量电磁波的短波成分
平衡热辐射 相等
发射电磁辐射能量
吸收电磁辐射能量
物体具有稳定温度
辐出度 单色辐出度
单色辐出度M（λ，T）是指单位时间内从物体的单
位面积上所辐射出的波长在附近单位波长间隔的电
磁波能量
辐出度M（T）指在温度为T时单位时间从物体表面单 位面积辐射出的各种波长的总能量.
M(,T)dM(T) d
M(T) dM (T) M(,T)d
0
(,T) 单色吸收 (比 ,T) 单色反射
λ
0 1 2 3 4 5 6 (μm)
斯特藩（Stefan)——玻尔兹曼定律 由实验得到斯特藩—玻尔兹曼定律
MB(T)T4
5 .6 1 7 8 W 0 m 2 K 4 斯特藩常数
黑体的单色辐出度与温度的四次方成正比
维恩（Wien)位移定律
mTb
b2 .8 9 1 3 0 m K 维恩常数
实验值
普朗克
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
1918诺贝尔物理学奖
像普 朗 克
M.V.普朗克
研究辐射的量 子理论，发现基 本量子，提出能 量量子化的假设
13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论
一、光电效应 光电效应实验装置
e0(,T)
实验值
紫 外 灾
难
维恩
瑞利--金斯
o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ(μm)
四 普朗克量子假说 普朗克公式
1900年,德国理论物理学家普朗克找到一个经验公式
普朗克公式:
M o(T)2c2h5eh/1 kT 1
与实验相 当符合!
为了从理论上得出这个公式,普朗克大胆放弃了黑体中的原