物理講座10原子物理課件

物理講座原子物理攙州職大電子工程系覃湛2019.8熱輻射固體或液體,在任何溫度下都在發(fā)射各種波長的電磁波,這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。固體在溫度升高時(shí)顏色的變化800K1000K1200K1400K當(dāng)我們看到爐火的顏色越近藍(lán)紫端時(shí),爐火的溫度就越高黑體輻射研究19世紀(jì)末,燈泡的發(fā)明帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益,推動(dòng)了熱輻射規(guī)律的研究。研究任何問題,都需要從最簡單的事物開始,有關(guān)熱輻射的最簡單模型是什么呢?科學(xué)家找到了黑體。為什么要把黑體作為輻射研究的理想模型呢?因?yàn)榛鶢柣舴蜓芯砍隽艘粋€(gè)定律:吸收能力最強(qiáng)的物體輻射能力也越強(qiáng)。黑體是吸收能力最強(qiáng)的物體,自然就選它為理想模型。定義:能全部吸收各種波長的輻射能而不發(fā)生反,折射和透射的物體稱為絕對(duì)黑體,簡稱黑體。不透明的材料制成帶小孔的的空腔,可近似看作黑體。黑體輻射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置平行光管輻射強(qiáng)度由圖可見溫度越高,波長短的輻射越強(qiáng)實(shí)驗(yàn)曲線(m)實(shí)驗(yàn)值黑體輻紫外文難一射線瑞利一金斯線理論g維恩線研12345678/um究可見普朗克理論值與實(shí)驗(yàn)值最吻合。但普朗克不敢相信自己的理論能量子假說普朗克把輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子,這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài),在這些狀態(tài)中,諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量ε(稱為能量子)的整數(shù)倍,即:t,1a,2a,3,…nE,n為正整數(shù),稱為量子數(shù)。能量能量怎能其中:h=6.626×1034J.s不連續(xù)呢?普朗克常數(shù)經(jīng)典量子光電效應(yīng)驗(yàn)電器鋅板弧光/用弧光燈照射擦得很亮的鋅板,(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連),使驗(yàn)電器張角增大到約為30度時(shí)再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電在光(包括不可見光)的照射下,從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象稱光電效應(yīng)。從鋅板上逸出的電子稱為光電子。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律①飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。②對(duì)于每種金屬材料,都相應(yīng)的有極確定的截止頻率v。當(dāng)入射光頻率v>1c時(shí),電子才能逸出金屬表面③線性性:用不同頻率的光照射金屬K的表面時(shí),只要入射光的頻率大于截止頻率,遏止電勢差與入射光頻率具有線性關(guān)系。④光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開始照射到光電逸出所需時(shí)間<109s。愛因斯坦的光量子假設(shè)內(nèi)容:光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為h1的微粒形式出現(xiàn),而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說,頻率為v的光是由大量能量為E=hv光子組成的粒子流,這些光子沿光的傳播方向以光速c運(yùn)動(dòng)。愛因斯坦光電效應(yīng)方程hv=E4+WE=2my為光電子的最大初動(dòng)能在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量,一部分消耗在電子逸出功A,另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能E。按照經(jīng)典電磁理論,光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大,不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān),更不應(yīng)該有什么截止頻率。光電效應(yīng)的解釋光強(qiáng)大,光子數(shù)多,釋放的光電子也多,所以光電流也大2.電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬