《量子力学基础1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《量子力学基础1（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五篇 量子力学的基本概念,（Basic Concept of Quantum Mechanics）,丛伟艳,13-1 热辐射 普朗克的能量子假设,一、热辐射现象：,任何物体（固体或液体）在任何温度下都向外辐射各种波长的电磁波，这种由于物体内部分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。,1. 因辐射与温度有关，故称热辐射。,2. 从经典物理学看来热辐射过程的实质是物质以电磁波的形式向外辐射能量的过程。物体向四周所发射的能量称辐射能。,3. 任何物体被电磁波辐射后，都会吸收部分电磁波。,4. 物体向外辐射电磁波和吸收电磁波同时发生。,辐射出去的能量 吸收的能量,物体温度降低。,辐射出去的
2、能量 kT（高频段）,维恩公式,令：,当hkT（低频段）,瑞利-金斯公式,4、普朗克量子假说：,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。,量子数,对于频率为的谐振子最小能量为,能量,量子,经典,因此它吸收与辐射的能量也只能是h的整数倍。即能量只能是：,1918年诺贝尔物理奖,132 光电效应 爱因斯坦的光子理论,一、光电效应实验规律：,1、光电效
3、应,当波长较短的可见光或紫外光照射金属表面时，金属中的自由电子吸收了光能，从而有能力克服金属的表面束缚而逸出金属表面的现象，称光电效应。,产生光电效应时逸出金属表面的电子称为光电子，由光电子在电场作用下在回路中形成的电流称为光电流。,2、光电效应实验及其特征,用单色光通过石英小窗照射加有直流电压的阴极k，,阴极将释放光电子，,光电子被电场加速后飞向阳极A形成光电流。,特征：,（1）存在饱和电流IH：,在一定强度的单色光照射下,光电流随加速电势差的增加而增大,但当加速电势差增加到一定量值时,光电流达饱和值IH 。,若增加光强，则在相同的加速电压作用下，饱和电流值 IH 增大，说明阴极逸出的电子数
4、增加。,从K射出的电子全部飞向阳极A，形成饱和电流,结论1：单位时间内,受光照的金属板释放出来的电子数和入射光的强度成正比。,经典物理的解释是：电子从金属中逸出要克服阻力作功。光强越大，光振辐E0越大，受强迫的电子振动动能越大，能克服阻力逸出金属表面的电子越多。故与光强成正比,（2） 存在遏止电势差Ua ：,实验表明：当U减小到零时，甚至U0的散射线存在（Compton散射）。,散射线波长的增量与散射角有关， 增加， 也增加， 一定 也一定，与散射物质无关。,二、光子理论对康普顿效应的定性解释：,1、经典解释：,当电磁波通过散射物质时，物质中的带电粒子将作受迫振动，从而向各方向散射电磁波。且受
5、迫振动的频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。因而，散射波的波长也与入射波波长相等。,2、光子理论对康普顿效应的解释：,按照光子理论：频率为 的 x 射线是能量为 =h 的粒子流，则康普顿效应是入射的高能光子和散射物质中的低能自由电子作弹性碰撞的结果。,（1）定性解释：,（1）若光子和散射物质中自由电子或外层电子（束缚较小）相碰撞，则出现光子散射。入射光子的一部分能量传给电子,散射光子的能量减少，因此频率变低，波长变长。,（2）若光子和散射物质中被原子核束缚很紧的内层电子相碰撞时，就相当于光子和原子实相碰撞。光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，故在散射光中仍然保留有波长0的成分。,（3）因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。,（4）对于轻物质，电子受束缚较小，相对而言自由电子较多，因此康普顿散射较强。,
