第二十章早期量子論

第二十章早期量子論第1頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月早期量子論Erlierquantumtheorychapter20早期量子論第二十章第2頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章內(nèi)容本章內(nèi)容黑體熱輻射普朗克量子假設(shè)光電效應(yīng)愛因斯坦光電方程康普頓效應(yīng)光的波粒二像性玻爾的氫原子量子理論(不作要求)第3頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)黑體熱輻射ss20-1black-bodyheatradiation第4頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱輻射一、黑體熱輻射任何物體在任何溫度下都能輻射電磁波黑體輻射第5頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物體輻射能量的多少輻射能量按波長(zhǎng)的分布一定時(shí)間內(nèi)與物體的溫度有關(guān)這種與溫度有關(guān)的電磁輻射稱為熱輻射火爐600度1000度400度第6頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月絕對(duì)理想的黑體并不存在，但它是熱輻射的重要理論模型。值得注意的是實(shí)驗(yàn)室中常用的黑體經(jīng)典實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停寒?dāng)物體輻射的能量等于在同一時(shí)間內(nèi)所吸收的能量時(shí)，是平衡熱輻射，即輻射和吸收的能量恰相等，稱為熱平衡；此時(shí)溫度恒定不變。1、黑體：

能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波，即對(duì)輻射能的吸收率為100％。稱為絕對(duì)黑體

維恩設(shè)計(jì)的絕對(duì)黑體：用不透明材料制成一空心容器，壁上開一小孔，可看成絕對(duì)黑體。第7頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月黑體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃隗w的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_一小孔通過(guò)小孔進(jìn)入腔內(nèi)的輻射能幾乎全被腔壁吸收反射回小孔出射的機(jī)會(huì)極少，小孔表面好比黑體（吸收全部入射的輻射能而無(wú)反射）對(duì)空腔加熱至某熱平衡溫度對(duì)空腔加熱至某熱平衡溫度從小孔表面出射的就是處于某一熱平衡溫度的T實(shí)驗(yàn)黑體的輻射能，進(jìn)而探索其能譜分布規(guī)律。不透明材料空腔不透明材料空腔T第8頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月黑體輻射測(cè)量二、黑體熱輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律黑體熱輻射測(cè)量系統(tǒng)示意圖Tl3l2l1黑體（小孔表面）分光元件會(huì)聚透鏡探頭集光透鏡平行光管光強(qiáng)波長(zhǎng)分光元件（如棱鏡或光柵等）將不同波長(zhǎng)的輻射按一定的角度關(guān)系分開，轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量不同波長(zhǎng)輻射的強(qiáng)度分布。再推算出黑體的輻射能力按波長(zhǎng)的分布特性。O至記錄儀第9頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單色輻出度lO描述黑體熱輻射的主要物理量dMl()T黑體單位時(shí)間單位面積l+ll~d在單位波長(zhǎng)間隔中微區(qū)域的輻射能溫度為時(shí),Tlldlld+Ml()T單色輻出度lddMl()T黑體的Ml()T08dlM()T即曲線覆蓋的總面積輻出度黑體的第10頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月黑體實(shí)驗(yàn)規(guī)律黑體的單色輻出度Ml()T波長(zhǎng)l123450106m黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律M()T2000K()MT1750KM()T1500KM()T1000K黑體的輻出度()MT84T()MT4Ts08dlMl()T斯特藩-玻耳茲曼定律5.67×10-8W·m·K-2-4=s黑體單色輻出度的峰值波長(zhǎng)lm隨的升高而向短波方向移動(dòng)TlmTb維恩位移定律=2.898×10b-3m·Klm第11頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1896年,維恩根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)得出：短波吻合較好,長(zhǎng)波相差很大。獲得1911年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1900年,瑞利和瓊斯用能量均分定理和電磁理論(駐波法)得出：只適于長(zhǎng)波，有所謂的“紫外災(zāi)難”。瑞利-瓊斯實(shí)驗(yàn)維恩理論值三、經(jīng)典理論的困難第12頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普朗克假設(shè)普朗克的能量子假設(shè)普朗克普朗克MaxPlanckMaxPlanck1858-19471858-1947這些諧振子和空腔中的輻射場(chǎng)相互作用過(guò)程中吸收和發(fā)射的能量是量子化的，只能取一些分立值：e

,

2e

,

，ne

;可視為帶電的線性諧振子；組成黑體腔壁的分子或原子頻率為n的諧振子，吸收和發(fā)射能量的最小值

e=h

n稱為能量子（或量子）經(jīng)典能量量子稱為普朗克常量

6.63×10h34Js第13頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普朗克公式普朗克公式1el5kT2pc2hhcl1M()Tl普朗克提出了一個(gè)描述黑體單色輻出度分布規(guī)律的數(shù)學(xué)公式ck光在真空中的速率玻耳茲曼常量普朗克常量數(shù)值為6.63×10J·s很快被檢驗(yàn),并公認(rèn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。-34h第14頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理論曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好波長(zhǎng)l123450106m1234普朗克的黑體單色輻出度函數(shù)及曲線1el5kT2pc2hhcl1M()Tl1000K1750K1500K2000KM()Tl10Wmm11-2-10第15頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)光電效應(yīng)愛因斯坦光電方程ss20-2PhotoelectriceffectEinsteinPhotoelectriceffectequation第16頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光電效應(yīng)一、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述V+A++加速電勢(shì)差U光電流I光電子石英窗K陰極金屬板A陽(yáng)極外接極性反向測(cè)遏止電壓Ua光強(qiáng)I光頻率n光電管(真空)電位器觀測(cè)光電光強(qiáng)I光頻率n光電流I遏止電壓UaU加速電壓產(chǎn)生的效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與規(guī)律光束射到金屬表面使電子從金屬中脫出的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)第17頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1單位時(shí)間內(nèi)從陰極表面逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比.V+A+加速電壓U光電流I光電子KA光強(qiáng)電位器光頻率n一定((I0UaU飽和光電流SIA光電流SIB飽和光電流A光照較強(qiáng)B光照較弱加速電壓遏止電壓飽和光電流SI8照射光的強(qiáng)度第18頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)規(guī)律二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律V+A+光電流I光電子KA電位器光頻率n遏止電壓Ua遏止電壓Ua是恰能遏止最大初動(dòng)能的光電子從陰極飛到陽(yáng)極的反向電壓值.的大小與入射光的頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)實(shí)驗(yàn)表明:UanUaknU0與陰極材料有關(guān)的常量與陰極材料無(wú)關(guān)的常量kU00UanU0n048121014NaHz2光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率21mv0成線性關(guān)系,與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān).n2得21mv0eknU0((n0sCKCun0n0n021mv02221mv0光電子克服電場(chǎng)力做功Uae2第19頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)上二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律3要產(chǎn)生光電效應(yīng),入射光的頻率不能小于一定的數(shù)值n0則光頻率條件為knU0能產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小頻率值n0kU0稱為截止頻率或紅限每種金屬有自己的紅限nn04若入射光的頻率即使光強(qiáng)極弱,入射光一開始照射,幾乎立刻就能產(chǎn)生光電效應(yīng).,(實(shí)際延遲不超過(guò)秒)109由21mv0eknU0((0當(dāng)21mv0才有光電效應(yīng)22n0n0lc0鉀K5.43552銫Cs4.69640鈣Ca6.55458鋅Zn8.06372鋁Al9.03332銅Cu10.80278銀Ag11.55260鉑Pt15.28196金屬(nm)（10Hz）14第20頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月波動(dòng)理論的困難光的波動(dòng)理論與光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律相矛盾三、光的波動(dòng)理論光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律knU0eem120v2max與入射光強(qiáng)無(wú)關(guān)不論什么頻率，只要光足夠強(qiáng)，總可連續(xù)供給電子足夠的能量而逸出。nn0金屬材料的截止頻率時(shí)，無(wú)論入射光多強(qiáng)，均無(wú)電子逸出。I初動(dòng)能與光強(qiáng)有關(guān)無(wú)紅限有紅限初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)瞬時(shí)響應(yīng)響應(yīng)快慢取決光強(qiáng)光強(qiáng)越弱，電子從連續(xù)光波中吸收并累積能量到逸出所需的時(shí)間越長(zhǎng)。只要不論光強(qiáng)多弱，nn0幾乎同時(shí)觀察到光電效應(yīng)。應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)電子從具有一定振幅的光波中吸收能量而逸出其初動(dòng)能（）s019小于第21頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月愛因斯坦1905年愛因斯坦提出光量子（光子）理論，成功地解釋了光電效應(yīng)。愛因斯坦光電效應(yīng)方程四、第22頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光量子理論1.愛因斯坦的光量子（光子）理論一個(gè)光子的能量與其輻射頻率的關(guān)系是neehnh為普朗克常量光，是一種以光速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這種粒子稱為光量子或光子。hn輻射頻率越高的光子其能量越大。一束頻率為的單色平行光的光強(qiáng)，n等于單位時(shí)間垂直通過(guò)單位橫截面積的光子數(shù)目與每一光子能量的乘積。hn第23頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光子能、質(zhì)、動(dòng)量式ehne能量子假說(shuō)式中n為光播傳播方向的單位矢量，hnmec2c2動(dòng)量大小動(dòng)量矢量式phnchlphnchlnneemc2pcmehn能量質(zhì)量光子理論光子沒有靜質(zhì)量第24頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光子無(wú)靜質(zhì)量光子沒有靜止質(zhì)量，與光速等于有關(guān)。c（g10cmvm0m（2m0m（1cv（2光子cv則0m0第25頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光電效應(yīng)光子論解釋2.光子假說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋nIS頻率一定，光強(qiáng)越大則單位時(shí)間打在金屬表面的光子數(shù)就越多，產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)單位時(shí)間被激發(fā)而逸出的光電子數(shù)也就越多，故飽和電流與光強(qiáng)成正比.nh每一個(gè)電子所得到的能量只與單個(gè)光子的能量有關(guān)，n即只與光的頻率成正比，故光電子的初動(dòng)能與入射光的n頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無(wú)關(guān).一個(gè)電子同時(shí)吸收兩個(gè)或兩個(gè)以上光子的概率幾乎為零，nhA,()hn0A因此，若金屬中電子吸收光子的能量nn0即入射光頻率時(shí)，電子不能逸出，不產(chǎn)生光電效應(yīng).nh光子與電子發(fā)生作用時(shí)，光子一次性將能量交給電子，不需要持續(xù)的時(shí)間積累，故光電效應(yīng)瞬時(shí)即可產(chǎn)生.愛因斯坦因此而獲得了1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)第26頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程金屬中一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的能量頻率為的光n一個(gè)光子的能量為照射金屬表面,nh一部分變?yōu)橐莩鲭娮樱ü怆娮樱┑某鮿?dòng)能m120v2max一部分用于電子逸出金屬表面需做的功（逸出功）A能量守恒+m120v2maxnhA亦即下面進(jìn)一步討論和應(yīng)用這個(gè)方程第27頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)上U0e金屬的逸出電勢(shì)nh入射光子能量AA逸出功逸出功m120v2max光電子最大初動(dòng)能m120v2maxnhAA光電效應(yīng)方程nhAA0才能產(chǎn)生光電效應(yīng)即nhAAU0ehn0紅限頻率n0h入射光波長(zhǎng)條件nlchlcAAlchU0echAAl0紅限波長(zhǎng)入射光頻率條件nhAA第28頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月紅限圖表hn0An0A銫Cs4.691.94銣Rb5.152.13鉀K5.432.25鈉Na5.532.29銻Sb5.682.35鈣Ca6.552.71鋅Zn8.063.34鈾U8.763.63鋁Al9.033.74硅Si9.904.10銅Cu10.804.47鎢W10.974.54鍺Ge11.014.56硒Se11.404.72銀Ag11.554.78鉑Pt15.286.33金屬金屬截止頻率逸出功截止頻率逸出功某些金屬和半導(dǎo)體的截止頻率（紅限）及逸出功（10Hz）14（eV)（eV)（10Hz）141電子伏特：一個(gè)電子經(jīng)過(guò)一伏特電勢(shì)差時(shí)所獲得的能量。電子電量e10191.60C1eV10191.60JeV10191.601J1第29頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例金屬的逸出功金屬的光電效應(yīng)的紅限依賴于lU0ech已知某單色光照射到一金屬表面產(chǎn)生了光電效應(yīng),若此金屬的逸出電勢(shì)U0e((逸出功U0,則此單色光的波長(zhǎng)必須滿足nAAhU0eAAhU0e,ncln,則lU0echm120v2nhAA光電效應(yīng)方程U0eAAn0AAh0ln0c逸出電勢(shì)差逸出功與紅限頻率紅限波長(zhǎng)歸納21mv0eknU0((Uae實(shí)驗(yàn)2第30頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例UaenhAAUaAAenhAAehcel在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的遏止電壓將增大伏特.當(dāng)照射光的波長(zhǎng)從400nm變到300nm時(shí),對(duì)同一金屬,UaV同一金屬兩種入射波長(zhǎng)UaDUa1Ua2hcel((1l1216.631034310810191.60((109300140011.0351.035m120v2nhAA光電效應(yīng)方程U0eAAn0AAh0ln0c逸出電勢(shì)差逸出功與紅限頻率紅限波長(zhǎng)歸納21mv0eknU0((Uae實(shí)驗(yàn)21.035第31頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例UaVn5021014HzU0其中,的大小U0eAAUa2U0可從軸截距上查出,V由AA得U0e10191.602eV210193.20JAn0h6.63103410193.204.831014Hz4.831014Hz10193.20J在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,測(cè)得某金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系曲線如圖所示,Uan0由此可知該金屬的紅限頻率n逸出功A,。m120v2nhAA光電效應(yīng)方程U0eAAn0AAh0ln0c逸出電勢(shì)差逸出功與紅限頻率紅限波長(zhǎng)歸納21mv0eknU0((Uae實(shí)驗(yàn)2第32頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例鉀的紅限波長(zhǎng)1056.2cml0Ua已知,則鉀的電子逸出功AA。用3.3105cml的光照射時(shí),鉀的遏止電勢(shì)差。3.21019J3108AAhn0hl0c3.21019J10346.636.2105102由nhAAUae由1.77V3.3102106.633410833.210191.6010191.601019UanhAAe得Ahcle((e1051.77Vm120v2nhAA光電效應(yīng)方程U0eAAn0AAh0ln0c逸出電勢(shì)差逸出功與紅限頻率紅限波長(zhǎng)歸納21mv0eknU0((Uae實(shí)驗(yàn)2第33頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例已知4.2eV鋁移出一個(gè)電子需要200nml的能量,今用的光照射求遏止電壓光電子最大動(dòng)能1((2((3((鋁的紅限波長(zhǎng)1eV1.601019Jm120v2nAAhhclA108310346.634.21.6010192001092.00eV1((3.211019JUam120v2e2((3.2110191.6010192.02V3((n0AAhl0n0cAch10346.6331084.21.6010192.96107m296nmm120v2nhAA光電效應(yīng)方程U0eAAn0AAh0ln0c逸出電勢(shì)差逸出功與紅限頻率紅限波長(zhǎng)歸納21mv0eknU0((Uae實(shí)驗(yàn)2第34頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例已知以波長(zhǎng)410nml的單色光照射某金屬,產(chǎn)生的光電子最大動(dòng)能求能使該金屬產(chǎn)生1eV1.601019JEk1eV光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng).m120v2nhAA由1410得hclAnhm120v2Ek10346.6310831091.6010193.251019Jmn0A0lchc10346.6310833.2510196.12107nm612m120v2nhAA光電效應(yīng)方程U0eAAn0AAh0ln0c逸出電勢(shì)差逸出功與紅限頻率紅限波長(zhǎng)歸納21mv0eknU0((Uae實(shí)驗(yàn)2第35頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)康普頓效應(yīng)光的波粒二象性ss20-3Comptoneffectwave-particledualismoflight第36頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月康普頓的發(fā)現(xiàn)1923年康普頓用X射線通過(guò)石墨的散射實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了光的粒子性。光子與電子碰撞服從能量及動(dòng)量守恒定律。1927年獲諾貝爾物理獎(jiǎng)康普頓的發(fā)現(xiàn)第37頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月假想固定半球e0e0e0e0e2e1e0e2e1先想象在一個(gè)特殊球桌上的彈性碰撞引言能量守恒動(dòng)量守恒第38頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月康普頓效應(yīng)概述一康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律、X射線發(fā)生散射概述用X射線照射一散射體（如石墨）時(shí)，X射線發(fā)生散射，散射線中除有波長(zhǎng)和入射線相同的成分外，還有波長(zhǎng)的成分。這種現(xiàn)象稱為l0l康普頓效應(yīng)。0lr0譜線稱位移線llll波長(zhǎng)偏移量康普頓偏移稱或0lX射線其光子能量比可見光光子的能量大上萬(wàn)倍石墨，電子結(jié)合能不高。散射體外層電子原子核與內(nèi)層電子組成的原子實(shí)0l0l0l0l0lllll0l第39頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月檢測(cè)系統(tǒng)晶體偏移—散射角實(shí)驗(yàn)l

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0j0jlr隨的增大而增大，與物質(zhì)種類無(wú)關(guān)。j散射角X射線源0l散射體實(shí)驗(yàn)規(guī)律ljr~0llrl波長(zhǎng)偏移量第40頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同物質(zhì)實(shí)驗(yàn)j153j153j153Z16Z26X射線X射線X射線Z6原子序數(shù)原子序數(shù)l0l0l0原子序數(shù)碳C碳硫硫S鐵鐵FeFe不同散射物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律對(duì)同一散射角jlr各種散射物質(zhì)對(duì)同一散射角，波長(zhǎng)偏離量相等。jll0譜線的強(qiáng)度增強(qiáng)；譜線的強(qiáng)度減弱。若散射物質(zhì)的原子序數(shù)增加，散射線中rlrlrl0ll0ll0ll第41頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)象歸納j153j153j153Z16Z26X射線X射線X射線Z6原子序數(shù)原子序數(shù)l0l0l0原子序數(shù)碳C碳硫硫S不同散射物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律對(duì)同一散射角jlr各種散射物質(zhì)對(duì)同一散射角，波長(zhǎng)偏離量相等。jll0譜線的強(qiáng)度增強(qiáng)；譜線的強(qiáng)度減弱。若散射物質(zhì)的原子序數(shù)增加，散射線中rlrlrl0ll0ll0ll碳C硫硫S鐵鐵FeFeFeFe檢測(cè)系統(tǒng)晶體4j5rlj153rlj09rlj0jlr隨的增大而增大，與物質(zhì)種類無(wú)關(guān)。j散射角X射線源0l散射體實(shí)驗(yàn)規(guī)律ljr~0llrl波長(zhǎng)偏移量0lll0ll0l0l一康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律、X射線發(fā)生散射概述用X射線照射一散射體（如石墨）時(shí)，X射線發(fā)生散射，散射線中除有波長(zhǎng)和入射線相同的成分外，還有波長(zhǎng)的成分。這種現(xiàn)象稱為l0l康普頓效應(yīng)。0lr0譜線稱位移線llll波長(zhǎng)偏移量康普頓偏移稱或0lX射線其光子能量比可見光光子的能量大上萬(wàn)倍石墨，電子結(jié)合能不高。散射體外層電子原子核與內(nèi)層電子組成的原子實(shí)0l0l0l0l0lllll0ll0ll01.散射線中除有波長(zhǎng)與入射線相同的成分外，還有波長(zhǎng)的成分。rlll0j2.波長(zhǎng)偏移量隨散射角的增大而增加，與散射物質(zhì)無(wú)關(guān)。jrll0l3.各種散射物質(zhì)對(duì)同一散射角，波長(zhǎng)偏移量相等。當(dāng)散射物的原子序數(shù)增加時(shí)，散射線中的譜線強(qiáng)度增強(qiáng)，譜線的強(qiáng)度減弱?，F(xiàn)象歸納：第42頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月康普頓的解釋二康普頓效應(yīng)的量子解釋、2.散射體(石墨)對(duì)X光的散射,實(shí)質(zhì)上是散射體中的自由電子或束縛電子與一個(gè)入射光子的碰撞過(guò)程3.X光子與電子的碰撞是彈性碰撞,它們遵從動(dòng)量守恒和能量守恒定律.這種碰撞是形成波長(zhǎng)散射的原因康普頓因發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)而獲得了1927年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1.X光是由一群能量量子化的光子所組成,光子的能量為,動(dòng)量為nhcpee第43頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月康普頓散射公式三康普頓散射公式、康普頓根據(jù)動(dòng)量和能量守恒定律推導(dǎo)出下述公式:rll1cosjcm0h()2sinlc22jl0cm0hcm0hlclc電子靜止質(zhì)量普朗克常量真空中光速定義為康普頓波長(zhǎng)2.43×10120.00243nmml0j080j1jrlrl04j5j1530j927139.rlrlrl0lclc.07lclc2散射體rlj隨增大與散射物質(zhì)無(wú)關(guān)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符第44頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月公式推導(dǎo)康普頓散射公式的推導(dǎo)光子電子彈性碰撞0nh+cm20nh+eE能量守恒0nh+cm20Xc+0p0n0nhc大?。篹EjnhXcpnnhcpe散射光子反沖電子pnp+pe合大小：pnp0npe+動(dòng)量守恒第45頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)上eEnh()0n+cm20pe22cosj(0nhc(2+(nhc(2hc220nn得eE2cm20((2+(pec(2應(yīng)滿足相對(duì)論的能量與動(dòng)量的關(guān)系cn0nchcm0(1cosj(聯(lián)立解得rlll0hcm0(1cosj(2lcsin22j寫成波長(zhǎng)差的形式即為康普頓散射公式：pnp0npe+0nh+cm20nh+eE能量守恒動(dòng)量守恒jpe0nhcp0nnhcpn第46頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月康普頓、光電效應(yīng)比較康普頓效應(yīng)與光電效應(yīng)都涉及光子與電子的相互作用。康普頓效應(yīng)與光電效應(yīng)的異同在光電效應(yīng)中，入射光為可見光或紫外線，其光子能量為ev數(shù)量級(jí)，與原子中電子的束縛能相差不遠(yuǎn),光子能量全部交給電子使之逸出，并具有初動(dòng)能。光電效應(yīng)證實(shí)了此過(guò)程服從能量守恒定律。在康普頓效應(yīng)中，入射光為X射線或射線,光子的束縛能，原子中的外層的電子可視為自由電子，光子能量只被自由電子吸收了一部分并發(fā)生散射?？灯疹D效應(yīng)證實(shí)了此過(guò)程可視為彈性碰撞過(guò)程，能量、動(dòng)量均守恒，更有力地證實(shí)了光的粒子性。g能量為10ev數(shù)量級(jí)甚至更高，遠(yuǎn)大于散射物質(zhì)中電子4第47頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例康普頓cm0h2sinlc22jrlll0lc康普頓散射公式波長(zhǎng)0.00243nmj3060901200150180rllc0.5rllc0.13rllcrllc1.5rllc1.87rllc2rl0sin2602((23221.5已知在康普頓散射實(shí)驗(yàn)中,測(cè)得j120,則波長(zhǎng)偏移量rlll0lc1.5作業(yè)選解作業(yè)選解第48頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例康普頓cm0h2sinlc22jrlll0lc康普頓散射公式波長(zhǎng)0.00243nmj3060901200150180rllc0.5rllc0.13rllcrllc1.5rllc1.87rllc2rl0sin2602((23221.5已知在康普頓散射實(shí)驗(yàn)中,測(cè)得j120,則波長(zhǎng)偏移量rlll0lc1.5時(shí),出射光子頻率偏移最大.j時(shí),出射光子頻率沒有偏移.j0p作業(yè)選解作業(yè)選解第49頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例反沖電子入射光子散射光子ee00.5MeVEe0.1MeV已知?jiǎng)trll0Eee0ehn0hnhc((l01l1hcl0lrll0rlhn0.10.50.10.250.25l0rlhnEee0Ee得Ee康普頓cm0h2sinlc22jrlll0lc康普頓散射公式波長(zhǎng)0.00243nm作業(yè)選解作業(yè)選解第50頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例若光子的波長(zhǎng)為l則其能量動(dòng)量的大小質(zhì)量hnhne光子能量hlc動(dòng)量大小質(zhì)量mc2lchpmchlehnncmc2由愛因斯坦光子論pmc波長(zhǎng)與頻率關(guān)系l作業(yè)選解作業(yè)選解第51頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例e0hn0l0hc入射光子能量0.2l0l0+ehnlhchc1.2l0hc1.2e0散射光子能量ree0ee01.2e01.20.2e061e00.1Mev光子能量的減少值能量守恒反沖電子能量的增加值應(yīng)等于光子能量的減少值rEere0.1Mev已知e00.6Mev入射光子反沖電子散射光子ll0+0.2l0rll0+？EerEeEe0求作業(yè)選解作業(yè)選解第52頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月近代物理認(rèn)為光具有波粒二象性在有些情況下，光突出顯示出波動(dòng)性；(如光在傳播過(guò)程有干涉、衍射現(xiàn)象）在另一些情況下，則突出顯示出粒子性（如：光和物質(zhì)的相互作用時(shí)，光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)等），光的這種雙重特性，稱為光的波粒二象性。既具有波動(dòng)性又具有粒子性光四、光的波粒二象性第53頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光的波粒二象性光既具有波動(dòng)性又具有粒子性光的這種雙重特性，稱為光的波粒二象性。lncehnphnchlhnmec2c2光的波動(dòng)性光的粒子性電磁波光子有波動(dòng)參量如：波長(zhǎng)頻率波速有波的行為特性如：波的干涉波的衍射橫波偏振有粒子參量如：能量動(dòng)質(zhì)量動(dòng)量有粒子的行為特性如：黑體輻射光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)第54頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二象性統(tǒng)計(jì)解釋l光的波粒二象性的統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋雙縫干涉實(shí)驗(yàn)令入射光極弱，光子數(shù)目極少，光子將會(huì)在屏上出現(xiàn)的確切位置無(wú)法預(yù)測(cè)。延長(zhǎng)曝光時(shí)間，可發(fā)現(xiàn)在光波干涉理論算得的各明紋區(qū)域，光子出現(xiàn)的概率最大；各暗紋區(qū)域，光子出現(xiàn)的概率最小。攝影底板或顯微觀察繼續(xù)延長(zhǎng)曝光時(shí)間，可得到名暗連續(xù)變化的雙縫干涉清晰圖像，并與強(qiáng)光入射（大量光子同時(shí)入射）一次曝光的情況等效。光子的行為不能用經(jīng)典粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參量描述和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)；光波在空間某處的強(qiáng)度反映了光子在該處附近出現(xiàn)的概率。第55頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光子衍射在光的衍射實(shí)驗(yàn)中，攝像記錄弱光入射的幾個(gè)不同曝光階段的衍射圖樣，并進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)，在衍射圖樣中較亮的地方，光子出現(xiàn)的概率較大。單縫衍射像圓孔衍射像第56頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)玻爾的氫原子量子理論ss20-4Bohr’squantumtheoryofatom第57頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氫原子光譜氫原子光譜的譜線系氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律一、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖分光元件檢測(cè)系統(tǒng)平行光管氫燈從1885年至1924年科學(xué)家們先后在可見光、紫外和紅外區(qū)發(fā)現(xiàn)了氫原子的光譜線系列，并得到普遍的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：波長(zhǎng)巴耳末系賴曼系800600400200mn帕邢系布喇開系普芳德系10002000300040005000可見光紫外線紅外線第58頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)規(guī)律波長(zhǎng)800600400200mn10002000300040005000巴耳末系賴曼系帕邢系布喇開系普芳德系氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律k5k4k3k2k1231l......1l...1l...1l1l...6n...n5...4n...3n2n...45...ln~1R()k21n21R1.09677610m17實(shí)驗(yàn)規(guī)律稱為氫原子的里德伯常量系序數(shù)k系內(nèi)的線序數(shù)ln~l譜線的波長(zhǎng)的倒數(shù)稱為波數(shù)n+lk第59頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原子光譜特點(diǎn)氫原子光譜的譜線有三個(gè)最明顯的特點(diǎn)：非連續(xù)性、穩(wěn)定性和規(guī)律性研究其它元素（如堿金屬元素）的原子光譜非連續(xù)性、穩(wěn)定性和規(guī)律相似性是原子光譜譜線的普遍特點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)也具有類似的特點(diǎn).可見第60頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)典理論的困難經(jīng)典理論解釋原子光譜規(guī)律的困難經(jīng)典理論認(rèn)為繞核運(yùn)動(dòng)的電子不斷輻射電磁波，軌道半經(jīng)隨能耗而連續(xù)變小,其光譜應(yīng)是連續(xù)變化的帶狀光譜。繞核運(yùn)動(dòng)的電子因軌道變小必迅速落入原子核。因此，原子及其光譜應(yīng)是不穩(wěn)定的。無(wú)法理解原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律非連續(xù)的線狀光譜光譜狀態(tài)穩(wěn)定譜線分布有規(guī)律可循第61頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻爾玻爾NielsHenrikDaridBohr1885-19621913年玻爾將普朗克、愛因斯坦的量子理論推廣到盧瑟福的原子有核模型中，并結(jié)合原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，提出他的氫原子理論，奠定了原子結(jié)構(gòu)的量子理論基礎(chǔ)。為此他獲得1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第62頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定態(tài)假設(shè)二玻爾的原子理論玻爾原子模型、三個(gè)重要假設(shè)１．定態(tài)假設(shè)原子中的電子只能在一些半徑不連續(xù)的軌道上作圓周運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)的軌道稱為定態(tài)軌道在這些軌道上運(yùn)動(dòng)的電子不輻射（或吸收）能量而處于穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)+定態(tài)軌道第63頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月量子化條件假設(shè)二玻爾的原子理論玻爾原子模型、三個(gè)重要假設(shè)１．定態(tài)假設(shè)原子中的電子只能在一些半徑不連續(xù)的軌道上作圓周運(yùn)動(dòng)。在這些軌道上運(yùn)動(dòng)的電子不輻射（或吸收）能量而處于穩(wěn)定狀態(tài)，稱為相應(yīng)的軌道稱為定態(tài)軌道定態(tài)+定態(tài)軌道+m

rv２．量子化條件假設(shè)稱為角動(dòng)量量子化條件在定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的電子，其角動(dòng)量只能取的整數(shù)倍，即p2hmLvrnh2p為n12...,,量子數(shù)第64頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月頻率條件假設(shè)二玻爾的原子理論玻爾原子模型、三個(gè)重要假設(shè)+m

rv２．量子化條件假設(shè)+n

EmEn3.頻率條件假設(shè)電子從某一定態(tài)向另一定態(tài)躍遷時(shí)將發(fā)射（或吸收）光子。稱為玻爾的頻率條件若初態(tài)和終態(tài)的能量分別為和且則發(fā)射光子的頻率EnmEEnmEn((EnmEh第65頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子的軌道三玻爾的氫原子理論、１．電子的軌道vp4e012re2mr2vn2e01e2nhrnme2pe0h22n庫(kù)侖力向心力由角動(dòng)量量子化條件mLvrnh2pn12...,,聯(lián)立解得+e,Fvmrr1me2pe0h20.52910m-100a2n0an1時(shí)，為電子軌道的最小半徑稱為玻爾半徑寫成則氫原子的可能軌道半徑為0a,49160a,0a,0a...,即第66頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能級(jí)２．氫原子的能級(jí)和能級(jí)圖EnrnkEnpEn電子在軌道上運(yùn)動(dòng)具有的總能量動(dòng)能勢(shì)能+設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)勢(shì)能為零，則21EnkEn+pEnme2vn2p4e0rnvne22e01nhrnme2pe0h22n8e0.12h2me4n2n1,2,3,...能量量子化1n8e02h2me4E1613.Ve時(shí)，基態(tài)EnE1n2n1的各個(gè)定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)E8E1613.Ve稱為電離能欲將電子從基態(tài)電離，擺脫氫原子的束縛二變?yōu)樽杂蓱B(tài)，外界至少要供給電子的能量為EnE2E1-13.6E3E4E5基態(tài)電離態(tài)第一激發(fā)態(tài)主量子數(shù)能量第二激發(fā)態(tài)第三激發(fā)態(tài)1234685(eV)第67頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻爾的分析ne02hme483(12k)n211~nncl()1n2k21e02hme483c1.097373153410m7-1.18e02h2me4n2EnnhEnEkEn-13.6123485(eV)普芳德系-1.51-3.39-0.85-0.54布喇開系帕邢系巴耳末系賴曼系氫原子的能級(jí)躍遷及譜線系三氫原子問(wèn)題的玻爾分析、由波數(shù)為此理論值與里德伯常量R符合得相當(dāng)好及得的頻率條件由n躍遷到k(nk)第68頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歸納１E113.6eVEnE1n2記住關(guān)鍵數(shù)據(jù)和公式重點(diǎn)一：能熟練畫出氫原子能級(jí)圖來(lái)歷里得伯常量真空中光速普朗克常量hcR1.0968107m13108m1s10346.63JsRch10182.182J10182.18210191.6013.6eVEnE2E1-13.6E3E4E5基態(tài)電離態(tài)第一激發(fā)態(tài)主量子數(shù)能量巴耳末系末態(tài)賴曼系末態(tài)第二激發(fā)態(tài)第三激發(fā)態(tài)8654321(eV)第69頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歸納２重點(diǎn)二：掌握能級(jí)躍遷概念及譜線計(jì)算方法波數(shù)法能差法h10346.63Js10191.60JEnE1n2n2eV13.613.6n2((vhE初E末優(yōu)點(diǎn)：突出能級(jí)概念?？煽闯衫碚摴健煞▽?shí)質(zhì)一樣，但都很有用，要靈活應(yīng)用。R1.0968107m1vl~R1vc((k12n21k某系末態(tài)n躍遷初態(tài)優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算步驟簡(jiǎn)單?？煽闯蓪?shí)驗(yàn)公式。k巴耳末系（含可見光）賴曼系（紫外線）12k第70頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例若外來(lái)單色光把氫原子激發(fā)到第三激發(fā)態(tài),則當(dāng)氫原子躍遷回低能態(tài)時(shí),可發(fā)出的可見光譜線有條.E1主量子數(shù)電離態(tài)n123485EE2-13.6E3E4E5能量(eV)第三激發(fā)態(tài)第二激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)基態(tài)-3.39-1.15-0.85-0.54巴耳末系末態(tài)2第71頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例E1主量子數(shù)電離態(tài)n123485EE2-13.6E3E4E5能量(eV)第三激發(fā)態(tài)第二激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)基態(tài)-3.39-1.15-0.85-0.54若大量氫原子處于主量子數(shù)的激發(fā)態(tài),則躍遷中發(fā)射的譜線可有于巴耳末系的譜線有條.n5條.其中屬103巴耳末系末態(tài)第72頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例E1主量子數(shù)電離態(tài)n123485EE2-13.6E3E4E5能量(eV)第三激發(fā)態(tài)第二激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)基態(tài)-3.39-1.15-0.85-0.54賴曼系末態(tài)要使處于基態(tài)的氫原子受激發(fā)后能發(fā)射賴曼系的eV的能量.最長(zhǎng)波長(zhǎng)的譜線,至少應(yīng)向基態(tài)氫原子提供E113.6eVEnE1n2記住關(guān)鍵數(shù)據(jù)和公式((vhE初E末最長(zhǎng)波長(zhǎng)最低頻率最小能量差賴曼系的最小能量差E2E1-13.6-3.39((10.21eV10.21vh第73頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例設(shè)被激發(fā)到能級(jí)n吸收能量，從低能態(tài)躍到高能態(tài)，用eE1En((E12n11eE12n11+12.7513.61+得0.062516n10.06254En-13.6123485(eV)-1.51-3.39-0.85-0.54基態(tài)氫原子可吸收e12.75eV吸收此光子后將被激發(fā)到哪個(gè)能級(jí)？畫出該的光子,能級(jí)向下躍遷可能發(fā)射的譜線.第74頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例已知巴耳末系一譜線頻率為v6.151014Hz求和E初E末分別是多少eV3.4213.62E末E2eVhE初E末v由hE初E末v得+10346.6310191.606.1510143.43.41.390.85eVEnE2E1-13.6E3E4E5基態(tài)電離態(tài)第一激發(fā)態(tài)主量子數(shù)能量巴耳末系末態(tài)賴曼系末態(tài)第二激發(fā)態(tài)第三激發(fā)態(tài)-3.39-1.15-0.85-0.548654321(eV)第75頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例得v1v2+v3及1l12l13l1+v1hE3E2v2hE2EEE+v1hv2h+131v3hEE而v1hv2h+v3h故31E3E2E11l2l3l已知能級(jí)躍遷圖，求三個(gè)頻率之間的關(guān)系，及三個(gè)波長(zhǎng)之間的關(guān)系。第76頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例入射光的波長(zhǎng)不能大于多少要使處在態(tài)的氫原子越遷到電離態(tài)，n2nmll從躍遷到要吸收的能量n2n8EE2((8E1(821122(3.413.6(0.25(eV10191.603.45.441019Jvhhlc5.441019J10346.63310hlc5.44101985.4410193.66107m366nm可見光能勝任嗎？EnE2E1-13.6E3E4E5電離態(tài)主量子數(shù)能量8654321(eV)第77頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月軌道概念的困擾玻爾的氫原子理論開創(chuàng)了運(yùn)用量子概念研究原子光譜的先河，同時(shí)這一理論也面臨著新的困難與考驗(yàn)。...玻爾理論能成功地求出氫原子譜線的頻率，但無(wú)法計(jì)算譜線的強(qiáng)度、寬度和偏振等一系列問(wèn)題。對(duì)復(fù)雜原子的光譜結(jié)構(gòu)，用玻爾的理論和方法計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值不符。?...電子沿圓形“軌道”繞核運(yùn)動(dòng)的行星模型，無(wú)任何已知的方法能夠驗(yàn)證。用經(jīng)典力學(xué)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的“軌道”概念去描述原子系統(tǒng)中電子的行為，符合微觀粒子的運(yùn)動(dòng)客觀規(guī)律嗎...“新出現(xiàn)的障礙只能用十分新穎的思想去克服”玻爾....柳暗花明又一村,年輕的法國(guó)物理學(xué)家路易德布羅意終于邁出了新的一步第78頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月完第十八章完第79頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月資料備用資料第80頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月神6夜視紅外神舟6號(hào)返回倉(cāng)減速降落夜視紅外照片第81頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單色輻出度設(shè)某物體單位時(shí)間單位面積l+ll~d在某波長(zhǎng)微區(qū)域的輻射能為dMl定義Ml()TdMldl該物體對(duì)波長(zhǎng)的l單色輻射出射度簡(jiǎn)稱單色輻出度為Ml()T是輻射體的輻射波長(zhǎng)和熱力學(xué)溫度的函數(shù)，Tl且與物體的材料及表面情況有關(guān)。第82頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月輻出度設(shè)某物體單位時(shí)間單位面積l+ll~d在某波長(zhǎng)微區(qū)域的輻射能為dMl定義Ml()TdMldl該物體對(duì)波長(zhǎng)的l單色輻射出射度簡(jiǎn)稱單色輻出度為Ml()T是輻射體的輻射波長(zhǎng)和熱力學(xué)溫度的函數(shù)，Tl且與物體的材料及表面情況有關(guān)。Ml()TdMldl單色輻出度從物體單位表面上輻射的各種波長(zhǎng)的總輻射功率為M()TMl()T08dlM()T稱為物體的輻射出射度，簡(jiǎn)稱輻出度其單位為瓦米Wm即22其單位為瓦米3Wm3即單位時(shí)間的輻射能單位面積單位波長(zhǎng)2米()1米()第83頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射吸收本領(lǐng)不透明體黑體輻射外來(lái)各種波長(zhǎng)的輻射能反射某些波長(zhǎng)的輻射能吸收某些波長(zhǎng)的輻射能（隨物而異）發(fā)射各種波長(zhǎng)的熱輻射能（故亦隨物而異）M()TMl()T故一般物體的和研究顯得較復(fù)雜。TT一處于某溫度實(shí)際物體熱輻射的復(fù)雜性但理論研究表明各種同溫物體對(duì)同一波長(zhǎng)輻射能的單色吸收本領(lǐng)單色發(fā)射本領(lǐng)比值相同而且都等于一個(gè)同溫的“黑體”對(duì)同一波長(zhǎng)輻射能的單色發(fā)射本領(lǐng)。黑體輻射成為研究實(shí)際物體熱輻射問(wèn)題的基礎(chǔ)。什么是黑體？（隨物而異）第84頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)反射輻射體不透明體二、黑體輻射外來(lái)各種波長(zhǎng)的輻射能反射某些波長(zhǎng)的輻射能吸收某些波長(zhǎng)的輻射能（隨物而異）（隨物而異）發(fā)射各種波長(zhǎng)的熱輻射能（故亦隨物而異）M()TMl()T故一般物體的和研究顯得較復(fù)雜。TT一處于某溫度實(shí)際物體熱輻射的復(fù)雜性但理論研究表明各種同溫物體對(duì)同一波長(zhǎng)輻射能的單色吸收本領(lǐng)單色發(fā)射本領(lǐng)比值相同而且都等于一個(gè)同溫的“黑體”對(duì)同一波長(zhǎng)輻射能的單色發(fā)射本領(lǐng)。黑體輻射成為研究實(shí)際物體熱輻射問(wèn)題的基礎(chǔ)。什么是黑體？假設(shè)有這樣的物體無(wú)任何反射TT能否得到一種完全沒有反射的輻射體?絕對(duì)理想的黑體并不存在，但它是熱輻射的重要理論模型。值得注意的是實(shí)驗(yàn)室中常用的黑體經(jīng)典實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停海S物而異）能全部吸收入射各種波長(zhǎng)的輻射能黑體輻射第85頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例例實(shí)驗(yàn)測(cè)得lm490nm太陽(yáng)單色輻出度峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)若將太陽(yáng)當(dāng)作黑體估算：太陽(yáng)表面溫度TM()TB太陽(yáng)輻出度解法提要：由維恩位移定律2.898×10_3Tblm490×10_95.91×103(K)由斯特藩-玻耳茲曼定律M()TBsT45.67×10×(5.91×10)_83476.92×10(W·m)_2第86頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光電效應(yīng)U0e金屬的逸出電勢(shì)nh入射光子能量AA逸出功逸出功m120v2max光電子最大初動(dòng)能m120v2maxnhAA光電效應(yīng)方程n0hUae遏止電壓0nU0n0V(1041Hz((Ua((nUa(，(nUa(，nUanUa從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出斜率k濾光片n軸截距為紅限頻率n0Ua軸截距為金屬逸出電勢(shì)差作圖求數(shù)據(jù)U0逸出功AeU0第87頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例U0e金屬的逸出電勢(shì)nh入射光子能量AA逸出功逸出功m120v2max光電子最大初動(dòng)能m120v2maxnhAA光電效應(yīng)方程nhAA0才能產(chǎn)生光電效應(yīng)即nhAA入射光頻率條件nhAAU0ehn0紅限頻率n0h入射光波長(zhǎng)條件nlchlcAAlchU0echAAl0紅限頻率Uae遏止電壓Uan遏止電壓與入射光頻率或波長(zhǎng)l的關(guān)系UaenhAAUaAAenhAAehcel同一金屬兩種入射波長(zhǎng)UaDUa1Ua2hcel((1l1211.24((1ll2l21lm106((V第88頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例lm120v2max光電子最大初動(dòng)能m120v2maxnhAAUaem120v2maxn0AhU0en0l0c已知l和m120v2max((nm((eV求l0用Ek表示AAn0hhcl0解nhAAEkhclEkhclEklhcl0hclEkl有l(wèi)0hclEklhc得注意：各物理量的單位，要統(tǒng)一到（SI）單位制進(jìn)行運(yùn)算。1eV=1.610J-19第89頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例h10346.63Jse10191.60C認(rèn)真算一算注意單位換算n0cl0108310145.431075.5mAhl0c10346.631075.5108310193.60Je2.25Vn0Ah10346.6310145.4310193.60J10193.6010191.60e2.25V已知n0或l0求A10145.43Hz1075.5mhn0An0A紅限頻率逸出功(10Hz)14(eV)5.432.25鉀K金屬第90頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例h10346.63Jse10191.60ChAcl010346.6310833.741.6010193.32107332nmmcl0n0Ah求n0或l0注意單位換算3.74eV已知An0Ah10346.633.741.6010199.031014Hzn0A紅限頻率逸出功(10Hz)14(eV)9.033.74鋁Al金屬hn0A第91頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例求遏止電勢(shì)差Ua若用300nml照射nhAAUae解UanhAAeeAAhcle1.89V300109106.633410833.6010191.6010191.601019已知l0n0c1075.5mAAhn0hl0c2.25eV3.601019Jh10346.63Jse10191.60Cm120v2maxnhAAUaem120v2maxn0AhU0en0l0cn0A紅限頻率逸出功(10Hz)14(eV)5.432.25鉀K金屬第92頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例已知l0n0c3.32107mAAhn0hl0c3.74eV5.981019J求遏止電勢(shì)差Ua若用200nml照射m120v2max光電子最大動(dòng)能nAAhm12