2022-2023高中物理競(jìng)賽課件：量子物理

量子物理QuantumPhysics到19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，經(jīng)典物理學(xué)理論已經(jīng)系統(tǒng)、完整地建立，其中包括經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)、波動(dòng)光學(xué)。經(jīng)典物理學(xué)輝煌的科學(xué)大廈建立了。W.Thomson1824—1907

19世紀(jì)的最后一天，歐洲著名的科學(xué)家歡聚一堂。英國(guó)著名物理學(xué)家

W．湯姆生(開爾文男爵)發(fā)表了新年祝詞，他在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時(shí)說，物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作；同時(shí)，他在展望20世紀(jì)物理學(xué)前景時(shí)，卻若有所思地講道：“物理學(xué)晴朗的天空上，飄著兩朵令人不安的烏云”

黑體輻射邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)光電效應(yīng)氫原子光譜

康普頓效應(yīng)量子力學(xué)的誕生與發(fā)展普朗克能量子假說1918諾貝爾獎(jiǎng)愛因斯坦光量子假說1921諾貝爾獎(jiǎng)量子概念的形成1922諾貝爾獎(jiǎng)波爾原子結(jié)構(gòu)康普頓康普頓效應(yīng)1927諾貝爾獎(jiǎng)量子力學(xué)的誕生與發(fā)展量子力學(xué)的誕生量子概念是普朗克首先提出，其間，經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到20世紀(jì)30年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論。海森堡1932諾貝爾獎(jiǎng)1933諾貝爾獎(jiǎng)薛定諤狄拉克波恩1954諾貝爾獎(jiǎng)德布羅意1929諾貝爾獎(jiǎng)MaxPlanck一、熱輻射HeatRadiation量子世界的大門是在黑體輻射問題的研究中開啟的。任何物體在任何溫度下都在不斷地向外輻射各種波長(zhǎng)的電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。1、熱輻射逐漸升溫T不同，輻射能量集中的波長(zhǎng)范圍不同一、熱輻射HeatRadiation2、描述熱輻射的物理量1）單色輻出度

M

(T)2）輻出度

M(T)在一定溫度T下，單位時(shí)間內(nèi)，從物體表面單位面積上輻射出的單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的能量。在一定溫度T下，單位時(shí)間內(nèi)，從物體表面單位面積上發(fā)出的所有波長(zhǎng)的電磁波的總能量。一、熱輻射HeatRadiation2、描述熱輻射的物理量單色吸收比

(T)

：在波長(zhǎng)到范圍內(nèi)吸收的能量與入射的能量之比。單色反射比r

(T)

：對(duì)于不透明物體：

(T)+r

(T)=13）單色吸收比和單色反射比在波長(zhǎng)到范圍內(nèi)反射的能量與入射的能量之比。二、絕對(duì)黑體和黑體輻射的基本規(guī)律1、絕對(duì)黑體BlackBody不透明物體入射的各種波長(zhǎng)輻射能反射的輻射能吸收的輻射能發(fā)射各種波長(zhǎng)的熱輻射能絕對(duì)黑體單色吸收比：

(T)=1不透明物體入射的各種波長(zhǎng)輻射能能全部吸收入射各種波長(zhǎng)的輻射能無任何反射發(fā)射各種波長(zhǎng)的輻射能絕對(duì)黑體是理想模型

重要理論模型能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無反射和透射的物體稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。二、絕對(duì)黑體和黑體輻射的基本規(guī)律1、絕對(duì)黑體BlackBody不透明空腔開一小孔對(duì)空腔加熱至某熱平衡溫度T絕對(duì)黑體單色吸收比：

(T)=1絕對(duì)黑體是理想模型

重要理論模型能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無反射和透射的物體稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。二、絕對(duì)黑體和黑體輻射的基本規(guī)律1、絕對(duì)黑體BlackBody絕對(duì)黑體單色吸收比：

(T)=1絕對(duì)黑體是理想模型

重要理論模型能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無反射和透射的物體稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。向遠(yuǎn)處觀察打開的窗子近似黑體二、絕對(duì)黑體和黑體輻射的基本規(guī)律2、基爾霍夫定律Kirchhoff’sLaw在同一溫度T

下，任何物體單色輻出度M

(T)

和單色吸收比

(T)之比值都相等，等于該溫度T下的絕對(duì)黑體對(duì)同一波長(zhǎng)的單色輻出度MB(T),即：1859年，德國(guó)物理學(xué)家基爾霍夫根據(jù)封閉容器內(nèi)幾個(gè)物體處于熱平衡時(shí)的特征，得出：表明：2）好的吸收體也是好的輻射體;3）黑體是完全的吸收體因此也是理想的輻射體。確定黑體的單色輻出