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1、量子概念是 1900 年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到 20 世纪 30 年代，就建立了一套完整的量子力学理论.,量子力学,经典力学,现代物理的理论基础,量子力学相 对 论,量子力学,一 黑体 黑体辐射,（1）热辐射 实验证明不同温度下物体能发出不同的电磁波，这种能量按频率的分布随温度而不同的电磁辐射叫做热辐射.,（2）单色辐射出射度 单位时间内从物体单位表面积发出的频率在 附近单位频率区间（或波长在 附近单位波长区间）的电磁波的能量 .,单色辐射出射度 单位：,单色辐射出射度 单位：,（3
2、）辐射出射度 （辐出度）,单位时间，单位面积上所辐射出的各种频率（或各种波长）的电磁波的能量总和.,实验表明 辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强.,（4）黑体 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体 .（黑体是理想模型）,测量黑体辐射出射度实验装置,二 斯特藩 玻尔兹曼定律 维恩位移定律,（1）斯特藩玻尔兹曼定律,斯特藩玻尔兹曼常量,（2）维恩位移定律,常量,峰值波长,（2）取,（1）由维恩位移定律,（3）由斯特藩玻尔兹曼定律,由维恩位移定律,对宇宙中其他发光星体的表面温度也可用这种方法进行推测,维恩经验公式,问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式,4. 普朗克量子假设
3、,这个公式与实验曲线波长短处符合得很好，但在波长很长处与实验曲线相差较大。,瑞利-金斯经验公式,这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近，但在短波区，按此公式， 将随波长趋向于零而趋向无穷大的荒谬结果，即“紫外灾难”。,维恩公式和瑞利-金斯公式都是用经典物理学的方法来研究热辐射所得的结果，都与实验结果不符，明显地暴露了经典物理学的缺陷。黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。,普朗克量子假设,为了解决上述困难，普朗克利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利-金斯公式衔接 起来，提出了一个新的公式：,普朗克常数,这一公式称为普朗克公式。它与实验结果符合得很好。,普朗克量子假设,
4、普朗克量子假设,普朗克公式还可以用频率表示为：,普朗克得到上述公式后意识到，如果仅仅是一个侥幸揣测出来的内插公式，其价值只能是有限的。必须寻找这个公式的理论根据。他经过深入研究后发现：必须使谐振子的能量取分立值，才能得到上述普朗克公式。,普朗克量子假设,能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量（称为能量子）的整数倍，即：, 1, 2, 3, . n. n为正整数，称为量子数。,对于频率为的谐振子最小能量为,能量,量子,经典,普朗
5、克量子假设,振子在辐射或吸收能量时，从一个状态跃迁到另一个状态。在能量子假说基础上，普朗克由玻尔兹曼分布律和经典电动力学理论，得到黑体的单色辐出度，即普朗克公式。,能量子的概念是非常新奇的，它冲破了传统的概念，揭示了微观世界中一个重要规律，开创了物理学的一个全新领域。由于普朗克发现了能量子，对建立量子理论作出了卓越贡献，获1918年诺贝尔物理学奖。,普朗克量子假设,三 黑体辐射的瑞利金斯公式 经典物理的困难,瑞利 - 金斯公式,四 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式（1900 年）,普朗克常量,普朗克黑体辐射公式,空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为,解（1）,基元能量,（2）,在宏观范围内，能量量子化的效应是极不明显的，即宏观物体的能量完全可视作是连续的.,
