24 波粒二象性——【大学物理课件】
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物理学是基于实验事实的学科，对于量子物理来说尤其是这样。合理的假定总是 有些道理可讲的，但它不能由更基本的假定或理论推导出来，其正确性只能用实验 来检验。相信这些基本假定，并自觉应用它们去分析和解决问题，是学习和理解量 子物理的第一步。
自觉摆脱经典的束缚 注重实验事实
新理论是在原有的理论基础上发展起来的，所以， 在极限情况下可以回到原有的理论，但量子范围内的 很多概念找不到经典的对应，是一个全新的领域。
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低温物体（例如人体）也有热辐射，但辐射较弱， 并且主要成分是波长较长的红外线。
本节内容结束
头部的红外照片（热的地方显白色，冷的显黑色）
直觉:
低温物体发出的是红外光
炽热物体发出的是可见光
高温物体发出本的节是内紫容外结光束
注意：
热辐射与温度有关
但并不是所有发光现象都是热辐射 例 如：激光、日光灯发光就不是热辐射
二、 描述热辐射的基本物理量
1) 光谱辐射出射度(也称单色辐射本领)
长在
T
单位时间内从物体单位表面发出的波
附近单位本波节长内间容隔结内的束电磁波M的λ能(T量)
dE ( dλ)（单位时间内）
所• 海有王问星题的: 发现（本L节ev内err容ie结r,1束846）
“不必向天空看一眼就发现了这颗新行星”
“是在Leverrier的笔尖下看到的，····”
• 电磁理论解释了波动光学
J.J.汤姆孙说，“物理学的大厦已基本建成， 后辈物理学家只要作些修补工作就行了”。
但刚跨入20世纪，经典物理学的理论遇到了困 难——无法解释一系列重大的实验发现，在晴 朗的物理学天空出现了两朵乌云(紫外灾难；迈 克尔孙—莫雷实验)。
A 旧量子论的形成（冲破经典－量子假说）
1900 Planck 振子能量量子化
普朗克为了解决经典理论解释黑体辐射 规律的困难，引入了能量子的概念，为 量子理论奠定了基础。
1905 Einstein 电磁辐射能量量子化
爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提 出了光量子的假说，为量子理论的进一步发展打开 了局面。
第六篇 量子物理基础
本节内容结束
前言 在20世纪纪初，发生了三次概念上的革 命，它们深刻地改变了人们对物理世界的 了解，这就是狭本义节相内对容论结（束1905年）、广 义相对论（1916年）和量子力学（1925 年）。
经典物理（18－19 世纪） 牛顿力学、热力学、经典统计力学、经典电磁 理论， 19世纪末趋于完善。使人感到，经典物理似可 解决
‹# ›
本篇的主要教学内容： 量子理论的基本概念 量子力学解决问题的基本思路和方法
敲开量子物本理节大内门容的结首要束问题
是 关于光的本质的认识 光具有波动性 已被大量实验证明
但 光与物质相互作用的大量实验 使经典的波动理论遇到无法克服的困难 论述由此展开
第26章 波粒二象性
本节内容结束
第26章 波粒二象性
本19出26发-点27。Davisso本n, G节.P.内Th容om结son束电子衍射实验
1927年，戴维孙（C.J.Davisson）和革末（L.H.Germer）通 过镍单晶体表面对电子束的散射，观测到和X光衍射类似的电 子衍射现象；同年，G.P.汤姆孙（G.P.Thomson）用电子束通 过多晶薄膜，证实了电子的波动性。
Wave-particle duality
§1 黑体辐射
§2 光电本效节应内容结束
§3 光子、光的二象性 §4 康普顿效应 §5 实物粒子的波动性 §6 概率波与概率幅 §7 不确定关系
§1 黑体辐射和普朗克的能量子假说
一、 热辐射的基本概念 1. 热辐射
任何物体在任何温度下都会由于分子热运动引起原
1928 相对论波动方程(狄拉克方程) C、量子力学的进一步发展（应用、发展） 量子力学 原子、分子、原子核、固体 量子电动力学(QED) 电磁场 量子场论 原子核和粒子 进一步认识的问题．．．．
量子物理的理论基础独立于经典力学，同我们的日常感受格格不入。对于生活在宏 观世界又比较熟悉经典力学的人们来说，学习量子物理确有一定难度。初学者往往 试图用经典的概念去理解量子物理，这将使学习陷入困境。
1925 Heisenberg 矩阵力学
1926 Schroedinger 波动方程(薛定谔方程)
1928 Dirac 相对论波动方程(狄拉克方程)
B、量子力学的建立（崭新概念） 1923 电子具有波动性 1926 - 27 电子衍射实验 1925 矩阵力学
1926 波动方本程(节薛内定谔容方结程束)
子间碰撞使原子激本发节而内辐射容电结磁束波
热运动是混乱的，原子的动能与温度有关，因而辐 射电磁波的能量也与温度有关。温度不同，辐射的 波长分布不同。
例如：铁块 温度
从看不出发光到暗红到橙色到蓝白色
（1）热辐射：这种与温度有关的辐射 称为热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程
铁块温度升高时颜色的变化
（2） 对热辐射的初步认识
1）任何物体任何温度均存在热辐射 2）热辐射谱与温度有关 3）热辐射谱是连续谱
本节内容结束
温度 发射的能量 电磁波的短波成分 （3） 平衡热辐射
物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量， 物体达到热平衡，此时物体具有恒定的温度。 这种温度不变的热辐射称为平衡热辐射
以下只讨论平衡热辐射
本节内容结束
1913 N.Bohr 原子能量量子化
玻尔在卢瑟福原子有核模型的基础上， 应用量子化的概念解释了氢原子光谱， 从而使前期量子论取得了很大的成功。
B、量子力学的建立（崭新概念） 1923 de Broglie 电子具有波动性
1923年，德布罗意（P.L.de Broglie）提出实物粒子也具有 波动性的假设。波粒二象性的假设，为物质世界建立了一个 统一的模型。物质具有波粒二象性是建立量子力学的一个基
这迫使物理本学节家们内跳容出结传束统的经典物理学
理论框架，去寻找新的解决途径，从而导致了
相对论和量子论的诞生。 这两朵乌云开出近代物理的鲜花
M－M（迈克尔孙—莫雷）实 相对论
验黑体辐射（紫外灾难）
量子论
近代物理（20世纪） • 相对论
1905 狭义相对论
1916 广义相对论 － 引力、天体
• 量子力学 本节内容结束
自觉摆脱经典的束缚 注重实验事实
新理论是在原有的理论基础上发展起来的，所以， 在极限情况下可以回到原有的理论，但量子范围内的 很多概念找不到经典的对应，是一个全新的领域。
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低温物体（例如人体）也有热辐射，但辐射较弱， 并且主要成分是波长较长的红外线。
本节内容结束
头部的红外照片（热的地方显白色，冷的显黑色）
直觉:
低温物体发出的是红外光
炽热物体发出的是可见光
高温物体发出本的节是内紫容外结光束
注意：
热辐射与温度有关
但并不是所有发光现象都是热辐射 例 如：激光、日光灯发光就不是热辐射
二、 描述热辐射的基本物理量
1) 光谱辐射出射度(也称单色辐射本领)
长在
T
单位时间内从物体单位表面发出的波
附近单位本波节长内间容隔结内的束电磁波M的λ能(T量)
dE ( dλ)（单位时间内）
所• 海有王问星题的: 发现（本L节ev内err容ie结r,1束846）
“不必向天空看一眼就发现了这颗新行星”
“是在Leverrier的笔尖下看到的，····”
• 电磁理论解释了波动光学
J.J.汤姆孙说，“物理学的大厦已基本建成， 后辈物理学家只要作些修补工作就行了”。
但刚跨入20世纪，经典物理学的理论遇到了困 难——无法解释一系列重大的实验发现，在晴 朗的物理学天空出现了两朵乌云(紫外灾难；迈 克尔孙—莫雷实验)。
A 旧量子论的形成（冲破经典－量子假说）
1900 Planck 振子能量量子化
普朗克为了解决经典理论解释黑体辐射 规律的困难，引入了能量子的概念，为 量子理论奠定了基础。
1905 Einstein 电磁辐射能量量子化
爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提 出了光量子的假说，为量子理论的进一步发展打开 了局面。
第六篇 量子物理基础
本节内容结束
前言 在20世纪纪初，发生了三次概念上的革 命，它们深刻地改变了人们对物理世界的 了解，这就是狭本义节相内对容论结（束1905年）、广 义相对论（1916年）和量子力学（1925 年）。
经典物理（18－19 世纪） 牛顿力学、热力学、经典统计力学、经典电磁 理论， 19世纪末趋于完善。使人感到，经典物理似可 解决
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本篇的主要教学内容： 量子理论的基本概念 量子力学解决问题的基本思路和方法
敲开量子物本理节大内门容的结首要束问题
是 关于光的本质的认识 光具有波动性 已被大量实验证明
但 光与物质相互作用的大量实验 使经典的波动理论遇到无法克服的困难 论述由此展开
第26章 波粒二象性
本节内容结束
第26章 波粒二象性
本19出26发-点27。Davisso本n, G节.P.内Th容om结son束电子衍射实验
1927年，戴维孙（C.J.Davisson）和革末（L.H.Germer）通 过镍单晶体表面对电子束的散射，观测到和X光衍射类似的电 子衍射现象；同年，G.P.汤姆孙（G.P.Thomson）用电子束通 过多晶薄膜，证实了电子的波动性。
Wave-particle duality
§1 黑体辐射
§2 光电本效节应内容结束
§3 光子、光的二象性 §4 康普顿效应 §5 实物粒子的波动性 §6 概率波与概率幅 §7 不确定关系
§1 黑体辐射和普朗克的能量子假说
一、 热辐射的基本概念 1. 热辐射
任何物体在任何温度下都会由于分子热运动引起原
1928 相对论波动方程(狄拉克方程) C、量子力学的进一步发展（应用、发展） 量子力学 原子、分子、原子核、固体 量子电动力学(QED) 电磁场 量子场论 原子核和粒子 进一步认识的问题．．．．
量子物理的理论基础独立于经典力学，同我们的日常感受格格不入。对于生活在宏 观世界又比较熟悉经典力学的人们来说，学习量子物理确有一定难度。初学者往往 试图用经典的概念去理解量子物理，这将使学习陷入困境。
1925 Heisenberg 矩阵力学
1926 Schroedinger 波动方程(薛定谔方程)
1928 Dirac 相对论波动方程(狄拉克方程)
B、量子力学的建立（崭新概念） 1923 电子具有波动性 1926 - 27 电子衍射实验 1925 矩阵力学
1926 波动方本程(节薛内定谔容方结程束)
子间碰撞使原子激本发节而内辐射容电结磁束波
热运动是混乱的，原子的动能与温度有关，因而辐 射电磁波的能量也与温度有关。温度不同，辐射的 波长分布不同。
例如：铁块 温度
从看不出发光到暗红到橙色到蓝白色
（1）热辐射：这种与温度有关的辐射 称为热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程
铁块温度升高时颜色的变化
（2） 对热辐射的初步认识
1）任何物体任何温度均存在热辐射 2）热辐射谱与温度有关 3）热辐射谱是连续谱
本节内容结束
温度 发射的能量 电磁波的短波成分 （3） 平衡热辐射
物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量， 物体达到热平衡，此时物体具有恒定的温度。 这种温度不变的热辐射称为平衡热辐射
以下只讨论平衡热辐射
本节内容结束
1913 N.Bohr 原子能量量子化
玻尔在卢瑟福原子有核模型的基础上， 应用量子化的概念解释了氢原子光谱， 从而使前期量子论取得了很大的成功。
B、量子力学的建立（崭新概念） 1923 de Broglie 电子具有波动性
1923年，德布罗意（P.L.de Broglie）提出实物粒子也具有 波动性的假设。波粒二象性的假设，为物质世界建立了一个 统一的模型。物质具有波粒二象性是建立量子力学的一个基
这迫使物理本学节家们内跳容出结传束统的经典物理学
理论框架，去寻找新的解决途径，从而导致了
相对论和量子论的诞生。 这两朵乌云开出近代物理的鲜花
M－M（迈克尔孙—莫雷）实 相对论
验黑体辐射（紫外灾难）
量子论
近代物理（20世纪） • 相对论
1905 狭义相对论
1916 广义相对论 － 引力、天体
• 量子力学 本节内容结束