第十二章量子力学基础 第一节 黑体辐射 第二节 光电效应 第三节 康谱顿效应—物质散射光子 第四节 线状谱、原子中的能量量子化 (自学) 第五节 物质的波动性质 第六节 薛定谔方程一波动微分方程 第七节 量子力学的原子结构概念 第八节 原子光谱与分子光谱
第十二章 量子力学基础 第一节 黑体辐射 第二节 光电效应 第三节 康谱顿效应——物质散射光子 第四节 线状谱、原子中的能量量子化 （自学） 第八节 原子光谱与分子光谱 第六节 薛定谔方程—波动微分方程 第七节 量子力学的原子结构概念 第五节 物质的波动性质
第一节黑体辐射 物体内分子、原子的热运动中有剧烈碰撞,不断由原子进入激发态, 回到基态时,多余的能量辐射出来 、黑体辐射 热辐射:由热运动引起的辐射现象。如:太阳发光,火炉 黑体:对入射的电磁波能全部吸收,且不反射和折射电磁波的物体。 辐出度:物体表面单位面积的辐射功率。单位:Wm2 单色辐出度:某一单色光的辐出度。用M(T)表示。 波长-4+d在范围的电磁辐射的辐出度用dM()表示,则 dM,(t)=M,(r)dn 总辐出度 M(T)=dM,(T)=M(T)dn
热辐射：由热运动引起的辐射现象。如：太阳发光，火炉。 黑 体：对入射的电磁波能全部吸收，且不反射和折射电磁波的物体。 辐出度：物体表面单位面积的辐射功率。单位：W•m-2 单色辐出度：某一单色光的辐出度。用Mλ (T)表示。 第一节 黑体辐射 物体内分子、原子的热运动中有剧烈碰撞，不断由原子进入激发态， 回到基态时，多余的能量辐射出来。 一、黑体辐射 波长λ－ λ+d λ在范围的电磁辐射的辐出度用dMλ (T)表示，则 dM (T) = M (T)d 总辐出度 = = 0 0 M(T) dM (T) M (T)d
1黑体辐射实验结果M()-关系 2斯特藩一玻耳兹曼定律 实验 M2(T) 瑞利琼斯 普朗克理论值) T=1646k M(总)=a4σ=5.76×108W·m2·k4斯特藩常数 3维恩位移定律: TA.=bb=2.898×103mk
1.黑体辐射实验结果 M (T) —关系 4 M(T)(总) =T = 5.7610−8 W m −2 k −4 斯特藩常数。 3.维恩位移定律： Tm = b b = m k −3 2.898 10 2.斯特藩—玻耳兹曼定律 M (T) 实验 瑞利-琼斯 T=1646k 普朗克理论值
4.医用物理:热象仪:记录热辐射强度,在计算机 上再现 人体在310K附近,发出热辐射在红外区,用红外 线遥测体温,由于各组织温度不同,(如癌变处0.5 摄氏度),记录辐射强度再现计算机 普朗可能量子假设: 1普朗克公式: 瑞利一金斯用电磁学理论和能均定律。M1(T)=c+7 (长波符合) 维恩用热力学得:M()=c2e短波符合。动画动画2 普朗克公式(经验)M1(T)=2mhc2x3(e-1) 当KT很小,、略去1—维恩公式 当kT很大时,2=1+x+2x2+…取前四项 2Thc2 2-5 hc =Cx4T瑞金一公式 kT
4.医用物理：热象仪：记录热辐射强度，在计算机 上再现 人体在310K 附近，发出热辐射在红外区，用红外 线遥测体温，由于各组织温度不同，（如癌变处0.5 摄氏度），记录辐射强度再现计算机。 二、普朗可能量子假设： 1.普朗克公式： 瑞利—金斯用电磁学理论和能均定律。 M T c T 4 1 ( ) − = （长波符合） 普朗克公式（经验） ( ) 2 /( 1). 2 5 = − − k T hc M T hc e ... 2 1 1 2 e = + x + x + x 当KT很小，、略去1 维恩公式 当kT很大时， 取前四项 C T k T hc hc2 5 4 2 / − − = 瑞金—公式 维恩用热力学得： T c M T c e 2 5 2 ( ) − − = 短波符合。 动画1 动画2
2普朗克假设: (1)黑体腔壁分子,原子带电谐振子,可吸收,辐射 电磁波 (2)每一状态E=nE。E=mhvn=1,2,3…量子化
2.普朗克假设： （1）黑体腔壁分子，原子带电谐振子，可吸收，辐射 电磁波。 （2）每一状态 0 E = n E = nh n =1,2,3 量子化
第二节光电效应 光电效应: 1定义:当光照射到金属表面时,金属中有电子逸 出的现象叫光电效应,所逸出的电子叫光电子,由光电 子形成的电流叫光电流,使电子逸出某种金属表面所需 的功称为该种金属的逸出功。 2实验装置及现象 3实验规律: (1)饱和光电流与照射光强成正比 (2光电子逸出时具有一定的动能。最大初动能等于电 子的电荷量和遏止电压的乘积,与入射光的强度无关
第二节 光电效应 一、光电效应： 1.定义：当光照射到金属表面时，金属中有电子逸 出的现象叫光电效应，所逸出的电子叫光电子，由光电 子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需 的功称为该种金属的逸出功。 3.实验规律： (1)饱和光电流与照射光强成正比； m s mv = eU 2 2 1 (2)光电子逸出时具有一定的动能。最大初动能等于电 子的电荷量和遏止电压的乘积，与入射光的强度无关。 2.实验装置及现象
如将K接正极、A 接负极,则光电子 离开K后,将受到 当人间的反电子的最大初 向电势差等于Uo 时,从逸出的动射光的频率成线 能最大的电子刚好 不能到达电路当入射光的频率 40 叫遏止电压。 频率时,不管入 20 刀Uy 度多大,不会产 05101520v104H) 生光电效应。 (4)金属表面从接受光照到逸出电子,所需时间不 超过109s
(3)光电子的最大初 动能与入射光的频率成线 性关系。当入射光的频率 小于红限频率时，不管入 射光的强度多大，不会产 生光电效应。 (4)金属表面从接受光照到逸出电子，所需时间不 超过10-9s。 0 5 10 15 20 2.0 4.0 U (V) S (10 ) 14 Hz CS i T 如将K接正极、A 接负极，则光电子 离开K后，将受到 电场的阻碍作用。 当K、A之间的反 向电势差等于U0 时，从K逸出的动 能最大的电子刚好 不能到达A，电路 中没有电流， U0 叫遏止电压
、爱因斯坦光子假设 1实验规律与电磁浪理论的矛盾。 (1)经典认为光强越大,饱和电流应该大,光电 子的初动能也该大。但实验上饱和电流不仅与光强有 关而且与频率有关,光电子初动能也与频率有关 (2)只要频率高于红限,既使光强很弱也有光电流 频率低于红限时,无论光强再大也没有光电流。而经 典认为有无光电效应不应与频率有关 (3)瞬时性。经典认为光能量分布在浪面上,吸收 能量要时间,即需能量的积累过程
二、爱因斯坦光子假设： 1.实验规律与电磁波理论的矛盾。 (1)经典认为光强越大，饱和电流应该大，光电 子的初动能也该大。但实验上饱和电流不仅与光强有 关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。 (2)只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流； 频率低于红限时，无论光强再大也没有光电流。而经 典认为有无光电效应不应与频率有关。 (3)瞬时性。经典认为光能量分布在波面上，吸收 能量要时间，即需能量的积累过程
2爱因斯坦光子假设解释实验规律: (1)假设:1905年,爱因斯坦对光的本性提出 了新的理论,认为光束可以看成是由微粒构成的 粒子流,这些粒子流叫做光量子,简称光子。在 真空中,光子以光速c运动。一个频率为w的光子具 有能量ε=hv (2)光电效应的爱因斯坦方程 hv=mv+aA=hvor
2.爱因斯坦光子假设解释实验规律： (1)假设：1905年，爱因斯坦对光的本性提出 了新的理论，认为光束可以看成是由微粒构成的 粒子流，这些粒子流叫做光量子，简称光子。在 真空中，光子以光速c运动。一个频率为ν的光子具 有能量ε=h。 (2)光电效应的爱因斯坦方程 0 2 2 1 h = m v + A A = h
3、光电效应解释 (1)饱和光电流强度与光强成正比 对于给定频率的光束来说,光的强度越大,表示 光子的数目越多,光电子越多,光电流越大。 (2)红限频率的存在: 当入射光频率低于红限频率v,hK4不会有光 电子逸出,只有当入射光频率足够高(v>Ah),以 致每个光子的能量足够大,电子才能克服逸出功而逸 出金属表面。所以红限频率v=4/;
(2) 红限频率的存在： 当入射光频率低于红限频率0，hA/h），以 致每个光子的能量足够大，电子才能克服逸出功而逸 出金属表面。所以红限频率 =A/h； 3、光电效应解释 (1)饱和光电流强度与光强成正比： 对于给定频率的光束来说，光的强度越大，表示 光子的数目越多，光电子越多，光电流越大