《量子世界》参考课件1VIP

第2节量子世界一、量子提出背景——紫外灾难二、不连续的能量三、物质的波粒二象性Ml维恩线瑞利－金斯线普朗克线实验结果紫外灾难经典能量量子普朗克：能量子ε=hν爱因斯坦：光量子ε=hν光波光子玻尔：电子轨道、能级量子化r14r19r116r1mn=4n=3n=2n=1金属诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖电磁波谱由于物体中的分子、原子受到激发而发射出电磁波的现象叫热辐射。1、热辐射：任何物体（气、液、固）在任何温度下，都会有热辐射。

炼钢的热辐射

红外夜视仪拍的照片红外线判断病变区域热辐射强度和温度有关，

高温物体发出的是紫外光。炽热物体发出的是可见光，低温物体发出的是红外光，

热辐射波谱是连续谱，各种波长(频率)都有，但是强度不同。19世纪末，由于冶金的需求，急于知道辐射强度与光波长的函数关系热辐射强度还和材料性质有关，为了排除材料性质的影响，建立了黑体模型。能完全吸收各种波长电磁波而无反射和透射的物体绝对黑体煤烟约99%黑体辐射的特点：与材料无关，黑体热辐射本领最强2.黑体辐射黑体辐射测量黑体（小孔表面）T集光透镜平行光管分光元件会聚透镜及探头

分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。黑体辐射测量系统示意图oλ(μm)123568947Mλ瑞利--金斯实验值紫外灾难维恩3、辐射强度随波长变化的规律图——紫外灾难二、不连续的能量(n为整数，称为量子数)

称为能量子能量不连续，只能取某一最小能量的整数倍!!!!!物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一个最小能量单位的整数倍。普朗克常数：h=6.6260755×10-34J·s普朗克的能量假说对经典物理是一个巨大的突破，由此量子物理诞生。曲线与实验结果惊人地符合1918年他荣获诺贝尔物理学奖经典能量量子

为能量子频率E=n

引言光到底是什么？17世纪形成了两种学说：由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析、牛顿在物理界的威望，微粒说一直占上风。牛顿微粒说惠更斯波动说光是从光源发出的一种物质微粒，能解释光的直进、反射现象。认为光是在空间传播的某种波，能解释-----同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。牛顿惠更斯三、物质的波粒二象性

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19世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现，不能用微粒说解释，因而证明了波动说和正确性。这儿的粒子不同于牛顿所说的微粒。麦克斯韦电磁说(十九世纪)麦克斯韦认为光是一种电磁波,赫兹用实验证实了光的电磁本性.光是电磁波的主要依据：①传播都不需介质.②都是横波.③在真空中传播速度相同但是，19世纪末又发现了现象---光电效应，用波动性无法解释。光子说解释了光电效应。托马斯.杨爱因斯坦麦克斯韦爱因斯坦光子说(20世纪)光到底是什么？爱因斯坦托马斯.杨牛顿惠更斯麦克斯韦结论：光既具有波粒二象性康普顿1)在有些情况(干涉、衍射、偏振等)下，光显示出波动性2)在另一些情况下(热辐射、光电效应等)，显示出粒子性1、光具有“波粒二象性”

不仅光具有波粒二象性，一切实物粒子(如电子、原子、分子等)也都具有波粒二象性;德布罗意波进一步提出物质波理论，根据这一理论，每个物质粒子都伴随着一着波，这种波叫物质波又称概率波

：2、德布罗意波

德布罗意电子云晶体电子衍射图光子衍射单缝衍射像圆孔衍射像

在光的衍射实验中，摄像记录弱光入射的几个不同曝光阶段的衍射图样，并进行比较，可以发现，在衍射图样中较亮的地方，光子出现的概率较大。

经典力学中，我们用质点的位置和动量来描述它的运动状态