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1、1,量子物理概述 原子的基本状况：物质的分割问题，中国，惠施：端其小无内；墨翟：端体无序之首。公孙龙：一尺之槌，日取其半，万世不竭 原子（atom）（严复译作莫破）： 由古希腊Democritus（前460）提出，指不可见的或不可分割的。 19世纪后，气体动力学以及化学的发展，确定物质由分子构成，分子由原子构成。1833年，Faraday发现电解现象，表明中性的原子内有正负电荷。1890年，Schuster测得电子质量为氢原子质量的1/(1500-2000)（但他本人认为实验结果是荒谬的,absorbabsurd;后来因辞去曼彻斯特大学及卡文迪许教授而成全卢瑟福）；,2,1885年，Balme
2、r总结出氢原子光谱规律；1887年，Hertz发现原子辐射红外线及光电效应；1895年Rontgen发现X射线；1896年，Backler发现天然放射性；1897年，J.J.Thomson（Lord Kelvin）测量电子的荷质比，后来又提出果冻-葡萄干模型；同年，Kaufman意外发现电子的衍射现象(他测量的电子荷质比远比J.J.Thomson 准确,但自己都不敢相信,被恩格斯批评为-真理碰到鼻尖还要躲避的人)；1900年Planck为解释黑体辐射现象提出能量的量子化假设；1903年,Lenard:原子是十分空虚的;1905年，Einstein用光的量子化解释了光电效应；1909年，Mill
3、ikan用著名的油滴实验测量电子电量，并发现电子是量子化的；1909-1911年，利用Geiger&Marsen的散射实验，Rutherford发现原子的核式模型(要尊重:一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一样的实验事实)。,3,总结：原子由带负电荷的电子与直径只有原子直径百万分之一，质量几乎等于原子质量的原子核构成。原子可以电离；原子核可以放射出光或离子；原子的光谱是分离的；原子内部能量就应该是分离的。按照经典的力学及电磁学：电子在原子核外受库仑力的作用应该做圆周运动，但带电粒子的加速运动会向外辐射电磁波，从而使原子内部能量连续衰减：原子不稳定，发光连续。这与实际情况是不符的，需要寻
4、求全新的理论。 1913年Bohr首先提出氢原子的旧量子理论，成功地解释了氢原子及类氢离子的稳定性及光谱结构。但在解释复杂原子时遇到困难。,4,1924年，de Broglie提出微观粒子的波动理论 1925年Schrodinger和Heisenberg分别独立提出原子的波动理论和矩阵理论，创立量子力学。 1926年，Born对波动理论进行统计诠释。量子力学从此被公认(Einstein等人例外)。 1933年，Dirac发展了有心力场中的相对论量子力学。 1935年，量子场论建立；1951年，量子电动力学；1963，量子色动力学。,5,量子概念是 1900 年普朗克首先提出，距今已有 100
5、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.,6,一 热辐射,1 热辐射的基本概念和基本定律,（1）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 附近单位频率区间内的电磁波的能量.,7,（2）辐射出射度,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.,8,0 2 4 6 8 10 12,太阳,钨丝,钨丝和太阳的单色辐出度曲线,9,（3）单色吸收比和单色反射比,10,对于不透明物体 (T ) + r(T )=1,11,（4）黑体,黑体是理想模
6、型,12,任何物体单色辐出度 M(T ) 和单色吸收比 (T )之比，等于同一温度 T 时的绝对黑体对同一波长的单色辐出度MB( ,T ) , 即,（5） 基尔霍夫定律,通俗地讲，好的吸收体是好的辐射体.,13,14,0 1 000 2 000,0.5,黑体单色辐出度的实验曲线,1.0,二 黑体辐射的实验规律,15,1 斯特藩 - 玻耳兹曼定律,斯特藩 - 玻耳兹曼常量,总辐出度,式中,0.5,16,2 维恩位移定律,常量,峰值波长,17,解,（1）由维恩位移定律,例1（1）温度为 的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？(2)太阳的单色辐出度的峰值波长 ，试由此估算太阳表面的温度.（3
7、）以上两辐出度之比为多少？,18,（2）,（3）由斯特藩 - 玻耳兹曼定律,由维恩位移定律,19,三 瑞利 - 金斯公式 经典物理的困难,瑞利 - 金斯公式,20,普朗克（1858 1947）,德国理论物理学家，量子论的 奠基人. 1900年他在德国物理学 会上，宣读了以关于正常光谱 中能量分布定律的理论为题的 论文. 劳厄称这一 天是“量子论的 诞生日”.量子论 和相对论构成了近代物理学的研究 基础.,21,四 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式,1 普朗克黑体辐射公式,普朗克常数,22,0 1 2 3,6,瑞利 - 金斯公式,2,4,实验值与普朗克公式理论曲线比较,T = 2 000 K,23,黑体中的分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子的能量状态是分立的，相应的能量是某一最小能量的整数倍，即 ，2 ，3 ， n , 称为能量子，n 为量子数.,2 普朗克量子假设,普朗克量子假设是量子力学的里程碑.,24,解（1）,25,基元能量,（2）,26,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.,END,
