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1、第十二章第十二章 量子力学基础量子力学基础12-1 黑体辐射一、黑体辐射定律一、黑体辐射定律1热辐射热辐射( thermal radiation ) ：物体内部由热运动引起的：物体内部由热运动引起的辐射电磁波能量的现象辐射电磁波能量的现象.辐出度辐出度 (radiant extance) ：物体在单位时间内从单位表：物体在单位时间内从单位表面积发射出去的面积发射出去的, 波长在波长在 附近单位波长内的附近单位波长内的能量能量, M (T, )辐射总能量：辐射总能量：在热平衡条件下，辐出度和物体吸收的能量有关。在热平衡条件下，辐出度和物体吸收的能量有关。吸收率吸收率 (absorptance)
2、：物体在单位时间内单位表面积：物体在单位时间内单位表面积吸收的能量与入射能量之比，吸收的能量与入射能量之比， a (T, ) 1J(T, ) = A(T, ) + R(T, ) 辐出度辐出度 Mi(T, ) = Ai(T, ) = ai(T, ) M0(T, )热平衡状态下，热平衡状态下，ai(T, ) = Ai(T, )/J(T, ) 0 时，时，单位时间内单位时间内, 光电子数光电子数 光强度光强度 (4) 瞬时性，瞬时性， A 时时 , 才能产生光电效应才能产生光电效应 0= A /h设当设当 = 0 时时 , h 0= A ,临界频率临界频率三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性狭义相对
3、论，狭义相对论，E=mc2 m(v)c21光子的光子的质量质量 m=E/c2= h /c2理论预言理论预言(1911年年, 爱因斯坦爱因斯坦)：经太阳附近光线弯曲：经太阳附近光线弯曲 1.75” 2光子的光子的动量动量 p = m c=( h /c2) c= h /c = h/实验验证实验验证: 太阳风太阳风 3光的波粒二象性光的波粒二象性 光的传播过程，波动性；光的传播过程，波动性；光与物质相互作用，光与物质相互作用，粒粒子性子性实验验证：实验验证：1919年年5月月29日，日，1.98” 0.12” ; 1.61”0.30” m=3.710-36kg (589.3nm)四、康普顿效应四、康
4、普顿效应(1923年年)康普顿效应的意义：康普顿效应的意义：(1) 充分地验证了爱因斯坦光子理论的正确性，充分地验证了爱因斯坦光子理论的正确性，(2) 同时也证实了能量和动量守恒定律在微观粒子相互作同时也证实了能量和动量守恒定律在微观粒子相互作用过程中也是成立的。用过程中也是成立的。12-4 实物粒子的波动性实物粒子的波动性一、德布罗意假设一、德布罗意假设1.1.德布罗意公式德布罗意公式=h/p= h /mv , =E/h2. 带电粒子的德布罗意波长带电粒子的德布罗意波长德布罗意波（物质波）：运动着的实物粒子具有波动性。德布罗意波（物质波）：运动着的实物粒子具有波动性。二、德布罗意波的实验证明
5、二、德布罗意波的实验证明1927年年 ， 戴戴 维维 孙孙 (C.J.Davisson, 18811958)与与 革革 末末(L.H.Germer, 18961971) 用用低低速速电电子子进进行行电电子子散射实验，证实了电子衍射。散射实验，证实了电子衍射。1928年年，G.P.汤汤姆姆生生 (G.P.Thomson,18921970) 用用电电子子束通过铝膜和金膜得到电子衍射花样。束通过铝膜和金膜得到电子衍射花样。1961年年, Claus Jonsson第一次完成了电子的多缝衍射。第一次完成了电子的多缝衍射。 电电子子双双缝缝衍衍射射三、德布罗意波的应用：电子显微镜三、德布罗意波的应用：电
6、子显微镜可见光可见光360760nm, Zmin 0.2m=200nm电子显微镜：电子显微镜：光学显微镜：光学显微镜：N.A.=0.02Zmin 1nmU = 50kV, =0.0055nm, U =100kV, =0.0039nm，最最新新扫扫描描隧隧道道电电 子子 显显 微微 镜镜(STM)：Zmin0.01nm12-5 薛定谔方程薛定谔方程（12 - 28）习题十二习题十二12 1, 2, 3, 7, 8, 9,10 第十二章第十二章 量子力学基础量子力学基础1900年年12月月24日，普朗克在德国物理学会日，普朗克在德国物理学会的会议上以的会议上以论正常光谱能量分布定律的论正常光谱能量
7、分布定律的理论理论为题报告了自己的结果。为题报告了自己的结果。爱因斯坦爱因斯坦 ( Albert Einstein， 18791955，德国理论物理学家，德国理论物理学家 )1905年年和和1915年年，先先后后创创立立狭狭义义相相对论和广义相对论对论和广义相对论1905年年，提提出出了了光光量量子子假假设设 , 解解释释了光电效应现象了光电效应现象1906年，用量子理论说明了固体热容与温度的关系年，用量子理论说明了固体热容与温度的关系1912年，用光量子概念建立了光化学定律年，用光量子概念建立了光化学定律1916年，提出自激发射和受激发射的概念年，提出自激发射和受激发射的概念1924年，提出
8、了量子统计法年，提出了量子统计法玻色玻色爱因斯坦统计爱因斯坦统计扫描隧道电子显微镜扫描隧道电子显微镜图图1113 1989年年，IBM的的科科学学家家埃埃格格勒勒（Donald M.Eigler）通通过过用用一一台台扫扫描描隧隧道道显显微微镜镜操操控控，在在镍镍表表面面用用35个个氙氙原原子子写写出出“IBM”三三个个字字母母，首首先先展展示示了了在在低低温下利用温下利用STM进行单个原子操纵的可能性进行单个原子操纵的可能性左左：人人体体血血细细胞胞经经抗抗菌菌肽肽Phyllomelittin处处理理后后的的表表面面现象现象右右：中中国国科科学学院院上上海海原原子子核核所所应应用用自自己己研研
9、制制成成功功的的STM获获得得一一种种新新的的DNA构构型型平平行行双双链链DNA（PDNA），图图像像显显示示PDNA的的结结构构特特征征：右右手手螺螺旋旋及及链链的的等等距距间间隔（图中可以看到右手螺旋和等距间隔条纹隔（图中可以看到右手螺旋和等距间隔条纹) 上上图图：巨巨大大的的海海绵绵浴浴球球的的球球根根状状体体正正是是人人体体的的白白细细胞胞，蓝蓝色色的的小小颗颗粒粒状状物物是是HIV病病毒毒图图中中显显示示HIV病病毒毒正正在侵蚀白细胞在侵蚀白细胞 下下图图：蓝蓝色色的的蝌蝌蚪蚪状状物物的的是是禽禽流流感感H5N1病病毒毒，而而它它正正在在侵侵袭袭的的物物体体则则是是香香港港一一名名H5N1病毒感染者的肺病毒感染者的肺
