波粒二象性(修改)

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1、大學(xué)物理電子教案大學(xué)物理教研組編寫(xiě)：李紹新文德華范素芹盧義剛趙純近代物理波粒二象性本章教學(xué)要求：了解熱輻射和黑體輻射的基本概念。理解光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以及愛(ài)因斯坦的光子理論對(duì)這兩個(gè)效應(yīng)的解釋，理解光的波粒二象性。了解德布羅意的物質(zhì)波假設(shè)及其正確的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。了解實(shí)物粒子的波粒二象性。理解描述物質(zhì)波動(dòng)性的物理量（波長(zhǎng)、頻率）和粒子性的物理量（動(dòng)量、能量）間的關(guān)系。本章重點(diǎn)：電磁波的粒子假設(shè)，德布羅意的物質(zhì)波假設(shè)，光與實(shí)物粒子的波粒二象性。描述物質(zhì)波動(dòng)性的物理量（波長(zhǎng)、頻率）和粒子性的物理量

2、（動(dòng)量、能量）間的關(guān)系。本章難點(diǎn)：波粒二象性概念的建立返回目錄下一頁(yè)上一頁(yè)§19.1熱輻射§19.2光電效應(yīng)§19.3康普頓效應(yīng)§19.4德布羅意波§19.5不確定關(guān)系第十九章波粒二象性§19.1熱輻射一、基本概念（一）熱輻射下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄這種輻射可以是紅外線、可見(jiàn)光或紫外線，人眼不一定可見(jiàn)。白熾燈火爐400度1000度600度因輻射與溫度有關(guān)，故稱熱輻射當(dāng)物體因輻射而失去的能量等于從外界吸收的輻射能時(shí)，這時(shí)物體的狀態(tài)可用一確定的溫度來(lái)描述，這種熱輻射稱為平衡熱輻射。反之稱為非平衡熱輻射

3、。下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄（二）黑體下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄3）一個(gè)開(kāi)有小孔的內(nèi)表面粗糙的空腔可近似看成理想的黑體。如遠(yuǎn)處不點(diǎn)燈的建筑物的窗口（三）輻射出射度（輻出度）光源S=11）輻出度（總發(fā)射本領(lǐng)）顯然，它是溫度的函數(shù)2）單色輻出度（單色發(fā)射本領(lǐng)）單位時(shí)間內(nèi)，溫度為T(mén)的物體上單位面積上發(fā)射波長(zhǎng)在??+d?范圍內(nèi)的輻射能dM?與波長(zhǎng)間隔d?比值，用M?（?）表示。下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄光源S=13）輻出度與單色輻出度關(guān)系2）單色輻出度（單色發(fā)射本領(lǐng)）（四）基爾霍夫定律吸收多的物體輻射也多，好的

4、吸收體也是好的輻射體這說(shuō)明，只要知道黑體的單色輻出度，就可以了解各種物體的單色輻出度。下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄乾隆通寶乾隆通寶火爐1000度乾隆通寶二、黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律（一）黑體輻出度的實(shí)驗(yàn)規(guī)律下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄熱輻射實(shí)驗(yàn)1.02.03.04.05.0203010405060?(nm)2200K2000K1800K1600K（二）黑體單色輻出度的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（三）維恩位移定律下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄（一）經(jīng)典物理學(xué)公式三、普朗克黑體輻射公式下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄1.02.03.04.05.06

5、.07.08.09.0?(nm)熱輻射實(shí)驗(yàn)1.02.03.04.05.06.07.08.09.0?(nm)熱輻射實(shí)驗(yàn)維恩公式（二）普朗克黑體輻射公式下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄1.02.03.04.05.06.07.08.09.0?(nm)熱輻射實(shí)驗(yàn)下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄（四）偉大意義下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄（三）普朗克量子假說(shuō)注意：普朗克這一思想是完全背離經(jīng)典物理，并受到當(dāng)時(shí)許多人的懷疑和反對(duì)，包括當(dāng)時(shí)的物理學(xué)泰斗---洛侖茲。乃至當(dāng)時(shí)普朗克自已也想以某種方式來(lái)消除這一關(guān)系式。它寫(xiě)道：“我試圖將h

6、?納入經(jīng)典理論的范圍，但一切這樣的嘗試都失敗了，這個(gè)量非常頑固.”后來(lái)他又說(shuō)：“在好幾年內(nèi)我花費(fèi)了很大的勞動(dòng)，徒勞地去嘗試如何將作用量子引入到經(jīng)典理論中去。我的一些同事把這看成是悲劇。但我有自已的看法，因?yàn)槲覐倪@種深入剖析中獲得了極大的好處，起初我只是傾向于認(rèn)為，而現(xiàn)在是確切地知道作用量子將在物理中發(fā)揮出巨大作用”。事實(shí)上正是這一理論導(dǎo)致了量子力學(xué)的誕生，普朗克也成為了量子力學(xué)的開(kāi)山鼻祖，1918年因此而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。普朗克的困惑觀書(shū)有感朱熹半畝方塘一鑒開(kāi)，天光云影共徘徊，問(wèn)渠那得清如許，為有源頭

7、活水來(lái)。朱熹：南宋著名理學(xué)家20世紀(jì)初物理學(xué)的活水就是普朗克的能量子假設(shè)量子力學(xué)的發(fā)展史是物理學(xué)上最激動(dòng)人心的篇章之一，我們會(huì)看到物理大廈在狂風(fēng)暴雨下轟然坍塌，卻又在熊熊烈焰中得到了洗禮和重生。我們會(huì)看到最革命的思潮席卷大地，帶來(lái)了讓人驚駭?shù)碾婇W雷鳴，同時(shí)卻又展現(xiàn)出震撼人心的美麗。我們會(huì)看到科學(xué)如何在荊棘和沼澤中艱難地走來(lái)，卻更加堅(jiān)定了對(duì)勝利的信念…例：一頻率為?=0.5HZ，振輻為A=10cm，勁度系數(shù)為K=3.0N/m的諧振子：其能量若能量變化，一次減少一個(gè)能量子，一個(gè)能量子能量：不連續(xù)變化的

8、比率：若每相差一能量子畫(huà)一直線EX宏觀看是連續(xù)的E宏觀看是連續(xù)的由此可見(jiàn)可以把經(jīng)典物理看成是量子物理在量子數(shù)很大時(shí)的特殊情況（只有n很小時(shí)，能量的不連續(xù)才顯得很明顯）對(duì)應(yīng)原理：量子論對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的描述，當(dāng)量子數(shù)非常大時(shí)，即與經(jīng)典物理的描述一致。（1929年波爾提出）事實(shí)上，第一個(gè)認(rèn)識(shí)到普朗克假說(shuō)的偉大意義的是愛(ài)因斯坦?！?9.2光電效應(yīng)（又稱外光電效應(yīng)）下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄一、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄下一頁(yè)上一頁(yè)返回本章目錄二、愛(ài)因斯坦光子