【正文】 物理學(xué)也開始了 ——從經(jīng)典物理走向了近代物理。 概率波與概率幅 167。 熾熱物體發(fā)出的是 可見光， 低溫物體發(fā)出的是 紅外光， 溫度 ? ? 短波長的電磁波的比例 ? 。 演示 黑體模型 （ KG041） 19 2. 基爾霍夫 （ Kirchhoff） 輻射定律： 1 2 3 黑 T 黑體 ????MMii ?這表明： 1）黑體 光譜輻出度 最大 2）好的輻射體也是好的吸收體 3）若 M? 黑體 已知，則 ?? ? ?M在平衡熱輻射時，有規(guī)律： 利用黑體可撇開材料的具體性質(zhì)，來普遍 與材料無關(guān) 地研究熱輻射 本身的規(guī)律。 27 kTcTM 222)( ??? ?▲ 著名公式之二： 瑞利 —— 金斯公式 123 KJ103 8 0 6 5 ?? ???k 1900年從經(jīng)典電動力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)理論 (Rayleigh) (Jeans) 單位頻率間隔駐波數(shù)多 → 能量 ↑ ???，時， ???? ?? M “紫外災(zāi)難”！ 該公式在低頻段與實驗曲線符合得很好。 普朗克不滿足內(nèi)差公式的成功， “這屬于物理方面的基本問題” 振動時輻射能量或吸收能量?！? 也 它 ▲ . Planck把 “關(guān)于正常譜中能量分布 35 人們從傳統(tǒng)的思想束縛下獲得的這一解放。 要求自學(xué)光電效應(yīng)的實驗規(guī)律和經(jīng)典波動 理論的困難。 愛因斯坦光量子假設(shè)（ 1905）： ▲ 電磁輻射由以光速 c 運動的局限于空間某一 ▲ 光量子具有 “ 整體性 ” ： 小范圍的光的能量子單元 — 光子 所組成， 42 ? 二 . 光子理論對光電效應(yīng)的解釋 Ahm m ?? ?221 v (eUc) (eK? ) (eU0) A：逸出功 光強 ?hNI ?? N：光子數(shù)流通量 一束光就是以速率 c 運動的一束光子流。 45 密立根 由于研究 基本電荷和 光電效應(yīng) ，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位， 獲得 1923年諾貝爾物理學(xué)獎 1868 — 1953 愛因斯坦 由于 對 光電效應(yīng) 的理論解釋和對 理論物理學(xué) 的貢獻， 獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎 1879 — 1955 46 普朗克是該雜志的主編，他對愛因斯坦的工作給予了高度的評價 在普朗克獲博士學(xué)位五十周年紀(jì)念會上普朗克向愛因斯坦頒發(fā)普朗克獎?wù)? 47 三 .光的二象性 （ dualism） 波動性特征： 粒子性特征： 波長大或障礙物小 →波動性突出 波長小或障礙物大 →粒子性突出 統(tǒng)一于概率波理論 ??、pmE 、?hE ?2chm ???? hchp ??光作為電磁波是彌散在空間而連續(xù)的 光作為粒子在空間中是集中而分立的 48 光子在某處出現(xiàn)的概率由光在該處的強度決定， 光子各向輻射等概率 21rI ?r 點光源 單縫衍射 I大，光子出現(xiàn)概率大； I小，光子出現(xiàn)概率小。 散射出現(xiàn)了 ?≠?0的現(xiàn)象， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o （ A） 波長 . . . . . . . o0?jo45?jo90?jo135?jMo， K? 稱為 康普頓散射。 56 因為自由電子若吸收光子，就無法同時滿足 1. 為什么康普頓效應(yīng)中的電子不能像光電效應(yīng) 三 . 討論幾個問題 違反相對論 ！ ∴ 自由電子 不可能吸收光子， 只能散射光子。 在同一散射角（ j =120? ） 測量各種波長的散射 以 15種輕重不同的元素為散射物質(zhì)， 為入射線， 光強度，作了大量 X 射線散射實驗。 167。 演示 電子衍射 （ KG036） 70 路易 .德布羅意 Broglie 法國人 1892 — 1986 提出電子的波動性 1929年獲諾貝爾物理獎 71 ▲ 約恩孫 （ Jonsson） 實驗 （ 1961） 大量電子的單、雙、三、四縫衍射實驗： 質(zhì)子、中子、原子、分子 … 也有波動性。 電子的物質(zhì)波 —— 被以下實驗否定 74 一個一個電子依次入射雙縫的衍射實驗： 70000 3000 20220 7個電子 100個電子 75 底片上出現(xiàn)一個個的點子 ?電子具有 粒子性。 光子數(shù) N? I ? E02 光子在某處出現(xiàn)的概率和該處光波振幅的 先回憶一下光的波粒二象性： 平方成正比。 通過上、下縫各有一定的概率， 82 22121212 |||| ΨΨΨP ??? 212221 PP||Ψ||Ψ ????出現(xiàn)了干涉。 粒子的概率 ? ???? ，AVtrΨ d, 2?若 ? ???? 1d,1 2VtrΨA?則 84 3） 單值性： 度在任意時刻、任意位置都是確定的。 ▲ 微觀粒子在某些條件下表現(xiàn)出粒子性， ? 具有波長 ?和波矢 )2( ek ?????在另 一些條件下表現(xiàn)出波動性， 而兩種性質(zhì)雖寓 于同一客體體中， 卻不能同時表現(xiàn)出來。 93 ▲ 用不確定關(guān)系做數(shù)量級估算的舉例 ?例 1? 證明原子中電子運動不存在“軌道”。 該圖出自伽莫夫的《 物理世界奇遇記 》 96 ? 德國人 ? Werner Karl Heisenberg ? 19011976 ? 量子力學(xué)的創(chuàng)立 1932年諾貝爾物 理學(xué)獎獲得者 —— 海森伯 第一章結(jié)束 。 。 90 經(jīng)典力學(xué)中，可用“軌道”來描寫粒子的運動， 以 電子單縫衍射 為例來分析： 而微觀粒子卻不行。 4） 連續(xù)性： 波函數(shù)應(yīng)單值， 從而保證概率密 勢場性質(zhì)和邊界條件要求波函數(shù) 波函數(shù)作出的統(tǒng)計解釋， 獲得了 1954年諾貝 玻恩 （ ，英籍德國人， 1882 ? 1970） 由于進行了量子力學(xué)的基本研究， 特別是 對 爾物理學(xué)獎。 即使只有一個電子，當(dāng)雙縫齊開時， 兩部分概率幅的疊加就會產(chǎn)生干涉。 玻恩假設(shè)： 其模的平方： ),(),(),( *2 trΨtrΨtrΨ ??? ? 它代表 t 時刻，在 端點處單位體積中發(fā)現(xiàn)一個 r?? r dV x y z t 時刻在 端點附近 dV r?VtrΨ d),( 2 ? 這就是 玻恩 在 1926年給 ? 的統(tǒng)計解釋。 隨著電子增多，逐漸形成衍射圖樣 一定條件下（如雙縫），還是有確定的規(guī)律的。 72 ?例 ? m = ， v = 300 m/s 的子彈 m34343 0 ?? ???????vmhph?h極小 ? 宏觀物體的波長小得實驗難以測量 ? “宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性 ” h ? 0 ： 波動光學(xué) 幾何光學(xué) ） （ ? ? 0： 量子物理 經(jīng)典物理 c ? ? ： 相對論 牛頓力學(xué) ▲ 兩把自然尺度： c 和 h 波長 73 167。 困惑的軌道量子化條件。 曲線表明： 0?? II ? 2. 輕元素 0?? II ?重元素 ， 。 57 2. 為什么在光電效應(yīng)中不考慮動量守恒？ ∴ 光子 ? 電子系統(tǒng)能量仍可認(rèn)為是守恒的。 波長的偏移 ?? =? ??0 只與散射角 j 有關(guān)， 實驗規(guī)律是： 效應(yīng)才顯著， 因此要用 X射線才能觀察到。 49 波面被分割，不表示光子被分割， 光子通過 1縫的 概率 正比于 I1 ， 1 2 I1 I2 雙縫實驗 光子通過 2縫的 概率 正 比于 I2 。 ▲ I ??N ??單位時間