第十六章量子物理基础 近代物理学是二十世纪发展起来的一们新兴学科, 它已广泛地应用到许多科学技术领域,特别是激光、半 导体、天体、原子能物理和生物工程、量子化学等学科 ,它们的发展完全依赖于近代物理的发展。 近代物理与经典物理的主要区别是: 以相对论的时空观代替绝对的时空观。 以物理量的量子化代替物理量的连续化 以物质的波粒二象性代替物质的单一性
第十六章 量子物理基础 近代物理学是二十世纪发展起来的一们新兴学科， 它已广泛地应用到许多科学技术领域, 特别是激光、半 导体、天体、原子能物理和生物工程、量子化学等学科 ，它们的发展完全依赖于近代物理的发展。 近代物理与经典物理的主要区别是： 以相对论的时空观代替绝对的时空观。 以物理量的量子化代替物理量的连续化。 以物质的波粒二象性代替物质的单一性
历史背景:在十七世纪到十九世纪这段时间里,经 典物理学取得了很大的成就。 经典力学:在牛顿力学的基础上,拉格朗日等人的工 作,使经典力学更趋完善。天文学的发展为力学找到了 个最理想的“实验室”-天体。牛顿万有引力定律由于 成功地预言了太阳系中海王星的存在而声名大振。(由 天王星偏离“常规”的运动,而确信它的外面还有一颗 未知行星。) 热力学:通过克劳修斯、开尔文、玻尔兹曼等人对热 现象的研究,建立了热力学和统计力学。 光学:通过牛顿、惠更斯、杨、菲涅尔等人的研究, 建立了光学
历史背景：在十七世纪到十九世纪这段时间里，经 典物理学取得了很大的成就。 经典力学：在牛顿力学的基础上，拉格朗日等人的工 作，使经典力学更趋完善。天文学的发展为力学找到了 一个最理想的“实验室”-天体。牛顿万有引力定律由于 成功地预言了太阳系中海王星的存在而声名大振。（由 天王星偏离“常规”的运动，而确信它的外面还有一颗 未知行星。） 热力学：通过克劳修斯、开尔文、玻尔兹曼等人对热 现象的研究，建立了热力学和统计力学。 光学：通过牛顿、惠更斯、杨、菲涅尔等人的研究， 建立了光学
电磁学:安培、法拉第、麦克斯韦等人对电磁现象的 研究,为电动力学奠定了基础。麦克斯韦在十九世纪下半 叶,总结出电磁场方程,并预言了电磁波的存在。1888年 由赫兹用实验验证。 总之,十九世纪末,经典物理学已发展到相当完善的 阶段。 1899年,英国物理学家开尔文在一篇展望二十世纪物 理学的文章中宣称:“在已经基本建成的科学大厦中, 后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” 但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵小小的 令人不安的鸟云。” 黑体辐射实验 迈克尔逊莫雷实验
电磁学：安培、法拉第、麦克斯韦等人对电磁现象的 研究，为电动力学奠定了基础。麦克斯韦在十九世纪下半 叶，总结出电磁场方程，并预言了电磁波的存在。1888年 由赫兹用实验验证。 总之，十九世纪末，经典物理学已发展到相当完善的 阶段。 1899年，英国物理学家开尔文在一篇展望二十世纪物 理学的文章中宣称：“在已经基本建成的科学大厦中， 后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。 ” “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的 令人不安的乌云。” ——黑体辐射实验 ——迈克尔逊-莫雷实验
16-1热辐射普朗克能量子假说 黑体黑体辐射(作为了解普朗克提出能量子假说的历 史背景) 1、热辐射 加热铁块,随着温度的升高它变得暗红、赤红 、橙色最后成为黄白色这似乎说明,在不同温度 下物体能发出频率不同的电磁波 实验证明:任何物体在任何温度下都向外辐射电磁 波,其辐射能量按波长(频率)分布,与温度有关 热辐射
16-1 热辐射 普朗克能量子假说 一.黑体 黑体辐射(作为了解普朗克提出能量子假说的历 史背景) 1、热辐射 加热铁块, 随着温度的升高,它变得暗红、赤红 、橙色,最后成为黄白色. 这似乎说明, 在不同温度 下物体能发出频率不同的电磁波. 实验证明:任何物体在任何温度下都向外辐射电磁 波 ，其辐射能量按波长(频率)分布, 与温度有关 。- 热辐射
2、绝对黑体模型及实验 物体在辐射电磁波的同时还吸收照射到它表面的电磁 波如果在同一时间内二者能量相等,吸收和辐射就处于 温度一定的热平衡状态-称为平衡热辐射 黑体:能完全吸收照射到它 上面的各种频率的光的物体 煤只能吸收99%的入射光能 1895年,维恩和卢梅尔建议 用空腔代替黑体,解决了以 前由于黑体不够黑所带来的 误差。 绝对黑体模型
2、绝对黑体模型及实验 绝对黑体模型 1895年 ，维恩和卢梅尔建议 用空腔代替黑体，解决了以 前由于黑体不够黑所带来的 误差 。 煤只能吸收99%的入射光能 物体在辐射电磁波的同时,还吸收照射到它表面的电磁 波.如果在同一时间内二者能量相等, 吸收和辐射就处于 温度一定的热平衡状态 - 称为平衡热辐射. 黑体: 能完全吸收照射到它 上面的各种频率的光的物体