chapter 14 量子力學(xué) 背景 黑體輻射光電效應(yīng)

1、量子物理基礎(chǔ)前言在本世紀(jì)(指20世紀(jì)-編者注）初，發(fā)生了三次概念上的革命，它們深刻地改變了人們對(duì)物理世界的了解，這就是狹義相對(duì)論（1905年）、廣義相對(duì)論（1916年）和量子力學(xué)（1925年）。楊振寧目錄言3前第1章早期量子理論第2章波粒二象性第3章薛定諤方程及應(yīng)用簡例第4章原子中的電子經(jīng)典物理（1819 世紀(jì)）牛頓力學(xué)熱力學(xué)經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)經(jīng)典電磁理論19世紀(jì)末趨于完善海王星的發(fā)現(xiàn)（Leverrier,1846）“不必向天空看一眼就發(fā)現(xiàn)了這顆新行星”“是在Leverrier的筆尖下看到的，····”電磁理論解釋了波動(dòng)光學(xué)開爾文：大廈基本建成·&#

2、183;·兩朵烏云近代物理（20世紀(jì)）相對(duì)論1905 狹義相對(duì)論1916 廣義相對(duì)論引力、天體量子力學(xué)A 舊量子論的形成（沖破經(jīng)典量子假說）1900 Planck 振子能量量子化1905 Einstein 電磁輻射能量量子化1913 N.Bohr 原子能量量子化電子衍射實(shí)驗(yàn)1925 Heisenberg 矩陣力學(xué)1926 Schroedinger波動(dòng)方程1928 Dirac相對(duì)論波動(dòng)方程C、量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展（應(yīng)用、發(fā)展）量子力學(xué)原子、分子、原子核、固體量子電動(dòng)力學(xué)(QED)電磁場(chǎng)量子場(chǎng)論原子核和粒子進(jìn)一步認(rèn)識(shí)的問題注意：1) 自覺擺脫經(jīng)典的束縛注重實(shí)驗(yàn)事實(shí)2) 處理好形象與抽象的

3、關(guān)系3) 對(duì)應(yīng)關(guān)系新理論是在原有的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的所以在極限情況下可以回到原有的理論但量子范圍內(nèi)的很多概念找不到經(jīng)典的對(duì)應(yīng)是一個(gè)全新的領(lǐng)域人們認(rèn)識(shí)自然的過程決定的10講課思路：沿著歷史發(fā)展為線索展開1)突破性的實(shí)驗(yàn)應(yīng)掌握）2)實(shí)物粒子的波粒二象性及量子力學(xué)解決問題的基本方法3)證明量子理論的一些重要實(shí)驗(yàn)（應(yīng)掌握）4)量子力學(xué)的應(yīng)用舉例敲開量子物理大門的首要問題是關(guān)于光的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)光具有波動(dòng)性已被大量實(shí)驗(yàn)證明但光與物質(zhì)相互作用的大量實(shí)驗(yàn)使經(jīng)典的波動(dòng)理論遇到無法克服的困難論述由此展開第1章早期量子理論§1 黑體輻射和普朗克的能量子假說§2光電效應(yīng)和愛因斯坦的光量子論

4、7;3 康普頓效應(yīng)§4 玻爾的量子假設(shè)§1 黑體輻射和普朗克的能量子假說一. 熱輻射及其特點(diǎn)1. 熱輻射由于分子熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致物體輻射電磁波這種與溫度有關(guān)的輻射稱為熱輻射熱輻射熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過程任何溫度都有熱輻射的實(shí)例紅外夜視儀紅外照相機(jī)拍攝的人的頭部的熱圖熱的地方顯白色冷的地方顯黑色18運(yùn)動(dòng)時(shí)各部分溫度的分布紅外夜視圖光譜吸收比在溫度為T，物體表面吸收的頻率在到+dv區(qū)間的輻射能量占全部入社該區(qū)間的輻射能量份額黑體：可吸收全部到達(dá)它表面的電磁輻射實(shí)驗(yàn)證明：M同一溫度下，M/為一確定值，和材料無關(guān)黑體的最大黑體的M最大25鋼水27由經(jīng)典理論導(dǎo)出的M(T)公式都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合！物理學(xué)晴朗天空中的一朵烏云!32打破“一切自然過程能量都是連續(xù)的”經(jīng)典看法說明了宇宙輻射背景T= 3K敲開量子力學(xué)的大門為什么宏觀上沒看出能量的分立呢？舉例說明如下§2 光電效應(yīng)和愛因斯坦的光量子論光電效應(yīng):光照射某些金屬時(shí)能從表面釋放出電子的效應(yīng)產(chǎn)生的電子稱為光電子光電效應(yīng)是赫茲在1887年發(fā)現(xiàn)的1896年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子之后勒納德證明了光電效應(yīng)中發(fā)出的是電子光強(qiáng)單位時(shí)間打到單位面積上的粒子總能量I = NhN粒子流密度光強(qiáng)不變：即I = N h不變?nèi)魟tN 一個(gè)光子只能整個(gè)地被電子吸收對(duì)光電效的理論解釋和對(duì)理論的貢獻(xiàn)獲得1