《量子光學基礎》ppt課件-文庫吧
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【正文】 瑞利 — 金斯公式 (1900年 ) 維恩公式 (1896年 ) MB? ? 試驗曲線 長波范圍與實驗符合，而在短波范圍內不符合 ——“紫外災難” 短波范圍與實驗符合，而在長波范圍內不符合 與實驗符合 第 23章 量 子 光 學 基 礎 紫外災難 第 23章 量 子 光 學 基 礎 1eπ21)( 25 ??? kThcBhcTM?? ?普朗克公式的得來 ,起初是半經(jīng)驗的 ,即利用內插法將適用于短波的維恩公式和適用于長波的瑞利 —金斯公式銜接起來 ,在得到了公式后 ,普朗克才設法從理論上去論證它。 為解釋這一公式，普朗克提出了 能量量子化 假設 MB? ? 試驗曲線 sJh ??? ? 普朗克常數(shù) 第 23章 量 子 光 學 基 礎 普朗克（ M. Planck, 18581947） 德國理論物理學家，量子論的奠基人，被德國科學界譽為“帝國的科學首相”。早在 1899年，普朗克在研究輻射熱力動力學時，就提出了一個新的普適常數(shù) h，該常數(shù)后來稱為基本作用量子，現(xiàn)稱普朗克常數(shù)。 普朗克于 1858年 4月 23日出生于德國基爾。 從小就在音樂 、 文學及數(shù)學等方面顯露了才華 ， 但最終選擇了科學 。 1877年在柏林大學獲得博士學位 ， 先后在多座大學任教 。1889年接替導師基爾霍夫繼任柏林大學科學講座教授 ， 直到 1926年退休 。 第 23章 量 子 光 學 基 礎 1900年 12月 14日他在德國物理學會上，宣讀了以《 關于正常光譜中能量分布定律的理論 》 為題的論文，提出了能量的量子化假設，并導出黑體輻射能量的分布公式。勞厄稱這一天是 “量子論的誕生日”。 普朗克提出的能量子概念是非常新奇的，它揭示了微觀世界中一個重要規(guī)律，開創(chuàng)了物理學的一個全新領域。假設具有劃時代的意義，于 1918年普朗克 60歲時被授予 Nobel物理學獎，從而肯定了他對物理學發(fā)展的不朽貢獻。 第 23章 量 子 光 學 基 礎 普朗克的一生與音樂結下了不解之緣，他是鋼琴家、風琴手，又是音樂指揮家。直到他逝世的當天，仍像平時那樣每天彈一小時鋼琴。音樂促進了他的創(chuàng)造性思維的發(fā)展。 1947年 10月 4日普朗克在哥廷根逝世，享年 89歲。他的墳墓上只有一塊長方形條石，上部刻了他的名字，下部刻了“ h=?” 的字樣。 第 23章 量 子 光 學 基 礎 普朗克能量子假設 普朗克常數(shù) h = 1034 Js 與腔內電磁場交換能量時，諧振子能量的變化是 hv 的整數(shù)倍 —— 能量量子假設。 電磁波 腔壁上的原子 能 量 ?????? ,3,2, ???? nhhhh普朗克常數(shù) h 體現(xiàn)了微觀世界的基本特征。 稱為量子數(shù)為正整數(shù) ,...,2,1,0 nnnhn ???? 若諧振子頻率為 v ，則其能量是 第 23章 量 子 光 學 基 礎 量子假說與物理學界幾百年來信奉的 “ 自然界無跳躍 ” 的原則直接矛盾，因此許多物理學家不予接受。普朗克本人也曾幾度 (前后花費 15年時間 )想倒退，回到經(jīng)典物理學的立場上去。但是， “ 無濟于事，我們必須與量子理論共處 ” 。 普朗克能量子假設揭示了自然現(xiàn)象中客觀存在的不連續(xù)的量子性質，開始突破了經(jīng)典物理學在微觀領域內的束縛，標志著物理學上一場偉大革命的開始。 第 23章 量 子 光 學 基 礎 本章主要講解五個方面問題： 1）黑體輻射的實驗規(guī)律 2）普朗克能量子假設 3）光電效應與愛因斯坦光子理論 4）康普頓效應 5）光的波粒二象性 第 23章 量 子 光 學 基 礎 1887年， 赫茲 在作放電實驗時偶然觀察到光電效應現(xiàn)象。1900年，赫茲的同事 勒納德（ P. Lenard） 指出：光電效應是金屬中電子吸收入射光的能量而從表面逸出的現(xiàn)象。 1905年，偉大的物理學家 愛因斯坦 從理論上對光電效應作出了科學的解釋。 光電效應與愛因斯坦光子理論 第 23章 量 子 光 學 基 礎 光電效應的實驗規(guī)律 紫外光 + 第 23章 量 子 光 學 基 礎 ① 飽和光電流與入射光強成正比。 ② 光電子最大初動能與光強無關，與入射光頻率有關。 ③ 從光照射到陰極表面到發(fā)射光電子所需的時間間隔小于 109秒數(shù)量級，與光的強弱無關，不存在時間延遲。 紫外光 + 第 23章 量 子 光 學 基 礎 經(jīng)典電磁場理論的困難 在金屬內部有許多自由電子，這些自由電子雖然在不停地作無規(guī)則的熱運動，但由于受晶格點陣中正電荷的吸引，不能逸出金屬表面。也就是說，金屬內部自由電子的平均能量比飛出金屬表面電子的能量要低。如果金屬內的自由電子能獲得足夠多的能量，就能逸出金屬表
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