量子物理ppt課件(2)(存儲版)
【正文】 .在輻射和吸收能量時 ,振子只能從一個可能狀態(tài)躍遷到其它一個可能狀態(tài) . 2. 普朗克黑體輻射公式 在 普朗克的能量子 假說基礎(chǔ)上 ,據(jù)玻耳茲曼分布 ,一個振子在一定溫度 T時 ,處于能量E=n ?的 一個 狀態(tài)的幾率正比于 ,每個振子的平均 能量為 : kTE?e黑體輻射和普朗克的能量子假說 17 ?????????00eenkTnhnkTnhnhE???有得令 ,1, ?? ? xex kTnh ?xxennnkTnh??? ???????1100?2. 普朗克黑體輻射公式 對頻率為 ?的諧振子 ,其最小能量為 ? = h?(h= 10 34 J (3)若光子的能量為,其波長為多少 ? 解 (1)光子能量 : ??hchE ??9834104 5 0???????= 1019J= 也可寫為 ?? hchcEp ???光的波粒二象性 : ??hphE ?? ,光在傳播過程中 ,波動性 (?, ?)表現(xiàn)比較顯著 。 3 康普頓效應(yīng) 入射光 ? 0 探測器 準(zhǔn)直系統(tǒng) 石墨 散射體 散射光 ? ? 光的波動理論能解釋波長不變的散射 ,不能解釋 紅移 現(xiàn)象 . 00 nch ??nch ????m? ? e ? 康普頓研究 X射線 (?0很短 )在石墨上的散射 ,發(fā)現(xiàn) 散射光中不僅有與原入射線波長 ?0相同的譜線,也有波長 ??0的譜線 .這種波長變長的現(xiàn)象稱 康普頓紅移 . 康普頓認(rèn)為這是由于 入射線中的光子和散射物質(zhì)中的近自由電子作彈性碰撞的結(jié)果 . 康普頓效應(yīng) 40 由于是 彈性碰撞 ,動量和能量都守恒 ,因此有 vmnchnch ??? ?? ??002200 mchcmh ??? ??光的波動理論能解釋波長不變的散射 ,不能解釋 紅移 現(xiàn)象 . 康普頓認(rèn)為這是由于 入射線中的光子和散射物質(zhì)中的近自由電子作彈性碰撞的結(jié)果 . 00 nch ??nch ????m? ? e ? 動量守恒的大小關(guān)系為 ????? c os2)( 02202chchchchmv ???????????????考慮 2201cvmm?????c康普頓效應(yīng) 41 0Δ ??? ??)c o s1(0??? cm h)2(s i n2 2 ?k?電子的 Compton波長 ??,???。 輕原子中的電子一般束縛較弱 ,重原子中的電子一般束縛較緊 ,故原子量小的物質(zhì) ??明顯 ,原子量大的物質(zhì) ?? ?0. 光子能量與 電子所受束縛能量 (結(jié)合能 )相差不 大時 ,主要出現(xiàn)光電效應(yīng) 。光子能量大大超過 電子所受束縛的 能量時 ,主要出現(xiàn)康普頓效應(yīng) . 康普頓效應(yīng) 45 (2)由公式 : 2200 mchcmh ??? ???? hhcmmcE k ???? 0202電子反沖動能為 利用 : ?? c???hchcEk ???0例 : 設(shè)有波長 ?= 1010m的 X射線的光子與自由電子作彈性碰撞 .散射 X射線的散射角 ?=90186。時 , 120????cmh?相當(dāng)于與整個原子碰撞 ,光子能量不變 . 波長 ?0不變 。對短波 , ??明顯 。m當(dāng)光與物質(zhì)相互作用時 ,粒子性 (E, p)表現(xiàn)比較顯著 . E0=m0c2=0 四 .光子 光子即光量子能量 : ? = h? 光子總是以光速 c 運動 ,因此光子是相對論粒子 . 質(zhì)量 : 22chcm?? ??m0=0, 光子無靜質(zhì)量 . 動量 :由相對論關(guān)系 : 20222 EcpE ??得 E = pc 光電效應(yīng) 35 例 450的單色光 射到純鈉的表面上 .求 (1)這種光的光子能量和動量 。K 當(dāng)黑體的溫度升高時 ,與單色輻出度 M?的峰值對應(yīng)的波長 ?m向 短波方向移動 .這與實驗一致 . 維恩位移定律 黑體輻射和普朗克的能量子假說 12 公式只在短波 (高頻 )區(qū) ,低溫時才和實驗相符 ,在長波范圍內(nèi)與實驗不符 .顯然 ,維恩未找出 ),( Tf ?但令 0)( ???d TdM B可得 ?m T = b b = 103 m 5 光的量子性 167。了解一維坐標(biāo)動量不確定關(guān)系。 坦的光子理論對這兩個效應(yīng)的解釋，理解光的波粒二象性。了解角動量量子化及空間量子化。m－ 2 單位時間從物體表面單位面積輻射的總能量 . 單色輻出度 : ??? ddMTM ?)(黑體輻射和普朗克的能量子假說 7 單色吸收比 :物體在溫度 T時 ,對于波長在 ?附近單位波長間隔內(nèi)吸收的能量與輻射的能量的比值 . ),( T??若用 表示對應(yīng)的單色反射比 ,對于不透明的物體有 ),( T??1),(),( ?? TT ???? (1859) ),(),( )( TfTTM ??? ? ?推論 I:在熱平衡態(tài)下 ,凡強吸收體必然是強輻射體 . 能完全吸收各種波長的電磁波而無反射的物體 . 二 . 黑體和黑體輻射的基本規(guī)律 空腔小孔可近似作為黑體 . 推論 II:(某 )物體若不能發(fā)射某波長的輻射能 ,那么它也不能吸收這一波長的輻射能 ,反之亦然 . 黑體輻射和普朗克的能量子假說 8 能完全吸收各種波長的電磁波而無反射的物體 . 二 . 黑體和黑體輻射的基本規(guī)律 空腔小孔可近似作為黑體 . 推論 II:(某 )物體若不能發(fā)射某波長的輻射能 ,那么它也不能吸收這一波長的輻射能 ,反之亦然 . 在相同溫度下 ,黑體吸收本領(lǐng)最大 ,其發(fā)射本領(lǐng)也最大 . )0(1
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