第十九章 量子物理
提纲 引言 物理学的分支及近年来发展的总趋势 ●从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出 §19-1、黑体辐射普朗克能量子假 说热辐射 ●斯忒藩 Stefan)-玻耳兹曼定律 ●绝对黑体的热辐射规律。维恩位移定律 经典物理遇到的困难 ●普朗克能量子假说 §192光电效应光的波粒二象性 光电效应的实验规律及经典理论的困难 爱因斯坦的光子学说·光子的能量、动量和质量 (下一页) 4>
• 从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出 引言 提纲 • 物理学的分支及近年来发展的总趋势 §19-1、 黑体辐射 普朗克能量子假 说• 热辐射 ••斯忒藩Stefan)⎯-玻耳兹曼定律 ••维恩位移定律 • 绝对黑体的热辐射规律 • 经典物理遇到的困难 • 普朗克能量子假说 § 19-2 光电效应 光的波粒二象性 • 光电效应的实验规律及经典理论的困难 • 爱因斯坦的光子学说 ••光子的能量、动量和质量 （下一页）
第19章量子力学基础 引言:从经典物理到现代物理概述 物理学的分支及近年来发展的总趋势 力学 热学 经典物理 电磁学 物理学 光学 相对论 现代物理量子论 关键概念的发展 力学 非线性 电磁 对 子 热学 时间t 1600 1700 1800 1900 下一页)国<>P轧
引言：从经典物理到现代物理概述 • 物理学的分支及近年来发展的总趋势 物理学 经典物理 现代物理 力学 热学 电磁学 光学 相对论 量子论 非线性 时间 t 关 键 概 念 的 发 展 力学 电磁学 热学 相对论 量子论 1600 1700 1800 1900 第19章 量子力学基础 （下一页）
近年来的发展 ★粒子物理高能加速器产生新粒子,已发现300种。 麦克斯韦理论、狄拉克量子电动力学、重整化方法。 ★天体物理运用物理学实验方法和理论,对宇宙各种星球进行 观测和研究,从而得出相应的天文规律的学科。应用经典、 量子、广义相对论、等离子体物理和粒子物理。 太阳中微子短缺问题 引力波存在的问题 物体的速度能否超过光速的问题 ★生物物理有机体遗传程序的研究 有机体遗传程序的研究(须运用量子力学、统计物理 X射线、电子能谱和核磁共振技术等)。 米非平衡热力学及统计物理 (下一页)
近年来的发展： ★粒子物理 高能加速器产生新粒子，已发现300种。 麦克斯韦理论、狄拉克量子电动力学、重整化方法。 ★天体物理运用物理学实验方法和理论, 对宇宙各种星球进行 ==观测和研究，从而得出相应的天文规律的学科。应用经典、 ==量子、广义相对论、等离子体物理和粒子物理。 *太阳中微子短缺问题 *引力波存在的问题 *物体的速度能否超过光速的问题 ★ 生物物理有机体遗传程序的研究 * 有机体遗传程序的研究（须运用量子力学、统计 物理、 ==X射线、电子能谱 和核磁共振技术等）。 *非平衡热力学及统计物理 （下一页）
物理学发展的总趋向 ★学科之间的大综合 ★相互渗透结合成边缘学科。 例如:生物物理、生物化学、物理化学、量子化学 量子电子学、量子统计力学、固体量子论。 二十世纪物理学中两个重要的概念:场和对称性 ●从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出 ●●黑体辐射问题,即所谓“紫外灾难” ●光电效应康普顿效应。 ●原子的稳定性和大小 (下一页)
物理学发展的总趋向： ★ 学科之间的大综合。 ★ 相互渗透结合成边缘学科。 例如：生物物理、生物化学、物理化学、量子化学、 ======量子电子学、量子统计力学、固体量子论。 二十世纪物理学中两个重要的概念：场和对称性 • 从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出 •• 光电效应 康普顿效应。 •• 黑体辐射问题，即所谓“紫外灾难”。 •• 原子的稳定性和大小。 （下一页）
19-1热辐射普朗克量子假设 黑体、黑体辐射 热辐射实验表明:一切物体在任何温度下都 以电磁波的形式向外辐射能量。辐射 的能量与温度有关,∴称之为热辐射。 平衡热辐射辐射和吸收的能量相等时称为热平衡。 此时物体具有稳定温度 发射电磁辐射能量、相等 吸收电磁辐射能量 (下一页)
热辐射 19-1 热辐射 普朗克量子假设 平衡热辐射 发射电磁辐射能量 吸收电磁辐射能量 相等 一、 黑体、黑体辐射 （下一页） 实验表明：一切物体在任何温度下都 以电磁波的形式向外辐射能量。辐射 的能量与温度有关，∴称之为热辐射。 辐射和吸收的能量相等时称为热平衡。 此时物体具有稳定温度
绝对黑体如果一个物体能全部吸收投射在它 上面的辐射而无反射,这种物体称 为绝对黑体,简称黑体。 绝对黑体 个理想模型 实例 用不透明材料制成一空心容器,壁上 开一小孔,该小孔可看成绝对黑体空腔 绝对黑体的辐出度M0(=M0(42O)d (下一页)>少
如果一个物体能全部吸收投射在它 上面的辐射而无反射，这种物体称 为绝对黑体，简称黑体。 绝对黑体—— 一个理想模型 绝对黑体 实例 ? 空腔 （下一页） 用不透明材料制成一空心容器，壁上 开一小孔，该小孔可看成绝对黑体 = 0 0 0 绝对黑体的辐出度 M (T) M (,T)d
二绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 绝对黑体
二 绝对黑体的辐射定律 T 绝对黑体 实验装置 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验
二绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 绝对黑体平行光管
T 绝对黑体 平行光管 实验装置 二 绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验
二绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 绝对黑体平行光管三棱镜
实验装置 T 绝对黑体 平行光管 三棱镜 二 绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验