《量子世界》參考課件3

6.2量子世界通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道在19世紀(jì)與20世紀(jì)之交（1900年前后），許多人認(rèn)為物理學(xué)這座莊嚴(yán)雄偉、動(dòng)人心弦的科學(xué)殿堂已經(jīng)基本建成了。只是“物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，漂浮著兩朵小小的令人不安的烏云?！?/p>

兩朵烏云：

邁克爾孫—莫雷實(shí)驗(yàn)熱輻射實(shí)驗(yàn)相對(duì)論量子論經(jīng)典力學(xué)狹義相對(duì)論光速時(shí)間與空間質(zhì)量使用范圍光速是相對(duì)的，在不同的參照系上測(cè)量，光速可能不同。在任何慣性系中，測(cè)量的光速都相等。絕對(duì)的時(shí)間與絕對(duì)的空間，時(shí)間與空間和物體的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)時(shí)間與空間是相對(duì)的與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，（時(shí)間延緩效應(yīng)、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)）物體的質(zhì)量是恒定的。物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量變大。低速世界（我們所生活的這個(gè)世界）高速世界（速度接近或達(dá)到光速）我們知道，燃燒的物體都會(huì)發(fā)光，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)那是因?yàn)槿紵刮矬w溫度升高的緣故。

為什么？？？？

光有很多種顏色：

可見(jiàn)光：紅橙黃綠青藍(lán)紫光是一種電磁波，波長(zhǎng)不同光的顏色就不一樣?？梢?jiàn)光：紅橙黃綠青藍(lán)紫波長(zhǎng)：780nm~380nm燃燒與光到底有什么關(guān)系？？熱輻射：任何物體在任何溫度下都會(huì)發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波。當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)，使發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，就可以看到光。任何物體都可以發(fā)射熱輻射，也可以吸收吸收熱輻射。黑體：一個(gè)能完全吸收熱輻射而不反射熱輻射的物體。（即光射進(jìn)去之后完全不反射出來(lái)）科學(xué)家們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：黑體輻射的波長(zhǎng)與溫度的關(guān)系。T/Kλ/μm物理學(xué)家想通過(guò)經(jīng)典物理學(xué)理論推導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)曲線。瑞利—金斯曲線實(shí)驗(yàn)曲線普朗克從1894年起投入對(duì)黑體輻射的研究，奮斗了6年。在用經(jīng)典理論無(wú)法解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況下，提出了嶄新的量子假說(shuō)，成功的解決了“紫外災(zāi)難”的問(wèn)題。普朗克的量子假說(shuō)認(rèn)為：物質(zhì)輻射的能量是一份一份的，就像物體是由一個(gè)一個(gè)原子構(gòu)成的一樣。一份能量就是一個(gè)量子，大小取決于波長(zhǎng)，與頻率成正比：是普適常數(shù)6.63×10-34J·S，是頻率。

經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，能量是連續(xù)的。人們認(rèn)為光有兩種屬性，波動(dòng)性和粒子性。光是電磁波，具有波動(dòng)性。什么是粒子性？1、牛頓是光的微粒說(shuō)的創(chuàng)始人，認(rèn)為光是高速運(yùn)動(dòng)的粒子流?？梢越忉尮獾姆瓷?、光的顏色等。18世紀(jì)被大多數(shù)人說(shuō)認(rèn)可。但卻不能解釋光的干涉、衍射等。二、光是什么？？2、荷蘭物理學(xué)家惠更斯認(rèn)為，光像水波一樣，是一種波，稱為光波。

19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋又提出光是一種電磁波。即光的波動(dòng)說(shuō)?？梢越忉尮獾母缮?、衍射等到19世紀(jì)，波動(dòng)說(shuō)就取代了微粒說(shuō)，得到大多數(shù)人的認(rèn)可。3、但20世紀(jì)初，光電效應(yīng)的出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)電磁波又沒(méi)辦法解釋這一現(xiàn)象。這時(shí)愛(ài)因斯坦意識(shí)到普朗克量子假設(shè)的意義，即能量是量子化的。提出了光量子假設(shè)。愛(ài)因斯坦認(rèn)為：光是不連續(xù)的、分成許多單元，具有一定的能量，這些單元就稱為光量子。即光也是一份一份的。光量子即光子。4、光具有波粒二象性：光在一定條件下，突出地表現(xiàn)為微粒性，實(shí)質(zhì)是不連續(xù)的。而在另一些條件下，又突出地表現(xiàn)為波動(dòng)性。5、法國(guó)物理學(xué)家德布羅意通過(guò)研究，意識(shí)到既然光具有波粒二象性，那么質(zhì)量不為零的物質(zhì)粒子（如電子）也應(yīng)具有波動(dòng)性。