量子理论的起源
量子力学理论的历史与发展
量子力学理论的历史与发展量子力学是20世纪物理学中最重要的一门学科，曾被喻为“现代物理学的基石”。
它的发展经历了一个漫长而又曲折的历史过程。
本文将从量子力学的起源、基本原理、实验验证、建立标准模型等方面来进行详细的讲述，以探究其历史和发展。
一、量子力学的起源与基本原理量子力学的起源始于1900年左右，当时德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时，提出了一个假设：辐射在吸收和发射时的能量不是连续的，而是由一个一个被称为“量子”的能量单位构成的。
随着后来的研究，这个假设得到了证明，被称为“普朗克能量子”。
1905年爱因斯坦发表了光电效应理论，提出光子假说，即光是由一些分散的、能量离散的粒子组成的。
这一理论的确立，在量子力学发展中也起到了至关重要的作用。
随着科学家们在研究中发现更多的证据，量子力学逐渐奠定了与经典物理截然不同的基础。
基于量子力学，许多热门领域得以诠释和解释。
其最基本的原理是能量和物质的离散化，即能量存在于基本单元中，同时它也支持了一系列前所未有的量子效应，如量子隧道效应、量子纠缠、量子力学的不确定性原理等。
二、量子力学的实验验证理论的建立离不开实验的验证。
20世纪初，随着量子力学的发展，越来越多的实验被提出来，用来验证和探究这个新兴的物理学体系。
以双缝实验为例，它是探究光子与物质之间相互作用的重要手段之一。
在双缝实验中，以光子为例，它通过两个狭缝进行干涉，最终形成了干涉条纹，这种形象的结果直接说明了粒子波粒二象性的存在。
除此之外，狄拉克提出的“反粒子”假说也成功得到验证，情况是那么普遍，以至于最基本和常见的物理机制都可以在实验验证中得到印证。
三、标准模型的建立随着量子力学的逐步发展和实验验证，标准模型逐渐建立起来。
标准模型是一个涉及量子力学、相对论和各种粒子的理论框架，旨在对基本相互作用和基本粒子的特性进行描述。
它由强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用三部分组成。
标准模型虽是一个与实验结果吻合度非常好的理论框架，但仍存在一些问题和挑战。
量子力学-简介
0
/ kT
即：
（ e 0 / kT 1)
n 0
e
n 0 / kT
1 1 x 1 x 1 e 0 / kT n 0
n
计算分子： n 0 e n 0 / kT ，令y 0 / kT
n 0 n 0 / kT ny n e ne 0 0 n 0 n 0
说明： Planck 成功的关键在于提出了能量子 0 h 的假设，辐 射能量是不连续改变的，从而导致了 E 不同于经典的能量均分 定理的连续分布。这里第一次出现了经典物理中没有的常数 h ， 这些都跳出了经典物理的框架， 成为量子物理的开端。 Planck 导 出公式后，曾努力把它纳入经典物理范畴，但未成功。
代入(7) 式得 Planck 公式
8h 3 1 d d 3 h / kT c e 1
(8)
(9)
这个公式与实验符合的很好。
实验结果：频率 d 间的辐射能量密度 d 只与频率
及黑体的绝对温度 T 有关,而与腔的形状及组成物质无关。
3. 讨论：
a. 当辐射频率高时，即当
基础知识
量子的世界、量子力学的诞生、 波函数和薛定谔方程
量子力学与经典力学的本质差别及其起源
漫画：滑雪图
量子力学与经典力学的本质差别及其起源
隧穿效应
量子力学与经典力学的本质差别及其起源
一、普适性的完结
在牛顿物理学中没有任何普适常数。这就是它 主张普适性的原因，就是它为什么能不管对象的尺 度如何而以同一方式被应用的原因：原子、行星和 恒星的运动都服从一个定律。 然而、普适常数的发现标志着一个根本的变化。 把光速用作比较的标准，物理学建立起了低速和接 近光速的高速之间的区别。 普适常数不但通过引入物理尺度（据此，各种 行为都成为性质上有区别的）破坏了宇宙的均匀性， 而且引出了一种客观性的新概念。任何观察者都不 能以高于真空中光速的速度来发射信号。
简述量子力学的起源
简述量子力学的起源量子力学是描述微观物质的理论，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。
量子力学简史形成于20世纪初量子力学是描写原子和亚原子尺度的物理学理论。
该理论形成于20世纪初期，彻底改变了人们对物质组成成分的认识。
微观世界里，粒子不是台球，而是嗡嗡跳跃的概率云，它们不只存在一个位置，也不会从点A通过一条单一路径到达点B。
根据量子理论，粒子的行为常常像波，用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性，诸如它的位置和速度，而非确定的特性。
物理学中有些怪异的概念，诸如纠缠和不确定性原理，就源于量子力学。
19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。
量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。
量子力学的发展革命性地改变了人们对物质的结构以及其相互作用的认识。
量子力学得以解释许多现象和预言新的、无法直接想象出来的现象，这些现象后来也被非常精确的实验证明。
除通过广义相对论描写的引力外，至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写（量子场论）。
量子力学并没有支持自由意志，只是于微观世界物质具有概率波等存在不确定性，不过其依然具有稳定的客观规律，不以人的意志为转移，否认宿命论。
第一，这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观尺度之间仍然有着难以逾越的距离；第二，这种随机性是否不可约简难以证明，事物是由各自独立演化所组合的多样性整体，偶然性与必然性存在辩证关系。
自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题，对这个鸿沟起决定作用的就是普朗克常数，统计学中的许多随机事件的例子，严格说来实为决定性的。
量子力学基本原理
量⼦⼒学基本原理量⼦⼒学是到现在为⽌⼈们能够给出的最好的理论，然⽽不应当认为它将永远的存在下去。
假如我们要重新引⼊决定论的观点，那就应当以某种⽅式付出代价，这种⽅式是什么，现在还⽆法推测。
——狄拉克狄拉克23岁成为量⼦⼒学创始⼈之⼀本⽂主要从量⼦论起源、能量⼦假设、光电效应、康普顿散射、玻尔量⼦论、德布罗意物质波、概率波函数、量⼦叠加态原理、不确定性原理、薛定谔⽅程等⼗⼤概念理解量⼦⼒学基本原理，见证⼆⼗世纪真正的神话。
量⼦⼒学其实描述的是物质的⾏为，特别是发⽣在原⼦尺度范围内的事件。
在极⼩尺度下事物的⾏为与我们有着直接经验的任何事物都不相同。
它们既不像波动，⼜不像粒⼦，也不像云雾，或悬挂在弹簧上的重物，总之不像我们曾经见过的任何东西。
费曼1、量⼦论起源量⼦论的起源来⾃⼀个⼤家熟悉的现象，这⼀现象并不属于原⼦物理学的核⼼部分。
任何⼀块物质在被加热时都会发光，并在⾼温度下达到红热和⽩热，发光的亮度与材料的表⾯关系不⼤，⽽对于⿊体，只与温度有关。
因此，⿊体在髙温下发出的辐射作为物理学研究的适当对象，被认为应该可以根据已知的辐射和热学定律找到⼀个简单的解释。
但是物理学家瑞利和⾦斯在⼗九世纪末的努⼒却以失败告终，揭⽰了⿊体辐射问题的严重性。
瑞利和⾦斯⼀切⼈类的直接经验和直觉都只适⽤于宏观物体。
——费曼2、能量⼦假设难以置信的是这个公式已经触动了我们描述⾃然的基础，我感到，我可能已经完成了⼀个第⼀流的发现，或许只有⽜顿的发现才能和它相⽐。
——普朗克普朗克⼤胆舍弃了“能量均分定理”，代之以“量⼦假设”——能量只能以分⽴的能量⼦的形式发射或吸收，这在概念上是⼀次⾰命性的突破，以致它不再适合于物理学的传统框架。
频率为v的电磁波和原⼦、分⼦等物质发⽣能量转换时候，能量不能连续变化，只能⼀份⼀份的跳变，且每份“能量⼦”为：ε=hv=ℏω，其中约化普朗克常数ℏ=h/(2π)普朗克普朗克公式普朗克根据能量的量⼦化，得出⾓频率为ω的电磁振动模式在温度T下的平均能量不再取“能量均分定理”给出的KT，⽽是：E(ω)=ℏω/(e^(ℏω/kT)-1)利⽤热⼒学和物理统计理论，导出了著名的（描述电磁波能量和⾓频率关系）的普朗克公式：ρ (ω)=(ℏω³/π²c³)/(e^(ℏω/kT)-1)3、光电效应年轻的爱因斯坦是物理学家中⼀个有⾰命性的天才，他不怕进⼀步背离旧的观念。
爱因斯坦对量子理论的贡献
爱因斯坦对量子理论的贡献正像历史学家认为17世纪下半叶是牛顿(Newton，1642--1727)的时代那样，人们常把20世纪的上半叶看成是爱因斯坦(Einstein，1879-1955)的时代，因为他的相对论开创了物理学的新纪元，正因为爱因斯坦的相对论对物理学的影响非常深远，以至于一谈到爱因斯坦在物理学领域的贡献，人们首先想到的就是他的狭义相对论、广义相对论，而他对量子理论和量子力学的贡献却知之甚少，甚至，由于爱因斯坦始终反对量子力学的哥本哈根诠释而被误认为是量子理论发展中的一个顽固派，事实上，在爱因斯坦一生的科学工作中，量子力学始终是他关注的重要领域，他不仅对早期的量子论，而且对现行的量子力学理论的形成和完善都有过重要贡献。
2爱因斯坦对量子力学的贡献2.1光量子理论量子概念和量子假设起源于普朗克1900年对黑体辐射的础究，他在研究黑体辐射时，获得了一个与实验结果一致的纯粹的经验公式，1900年12月，他提出了量子论假说，普朗克的量子论虽然符合实验结果，但是在相当长的时间内不为人们所理解和重视，连普朗克本人对量子的假设也感到迷惑不解，甚至一再企图把这一概念纳入经典物理学体系，但是，就在这个时候，又发1/ 9现了用经典理论无法解释的新现象——光电效应，把一块擦的很亮的锌板连接在验电器上，用弧光灯照射锌板(如图1)，验电器的指针就张开了，这表示锌板带了电，进一步的检查表明锌板带的是正电，这实验表明在弧光灯的照射下，锌板中的一些自由电子从表面飞出来了，这种在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，最初观察到光电效应的时候，物理学家们没有感到惊讶，但是，进一步的研究发现，对各种金属都存在极限频率和极限波长，如果入射光的频率比极限频率低，那么无论光多么强，照射时间多么长，都不会发生光电效应；而如果入射光的频率高于极限频率，即使光不强，当它射到金属表面时也会观察到光电效应，这一点无法用光的波动理论解释，还有一点与光的波动性相矛盾，这就是光电效应的瞬时性，按波动理论：如果入射光比较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累足够的能量，飞出金属表面，可是事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光电子的产生都几乎是瞬时的，不超过10-9s。
量子物理发展简史
爱因斯坦光子假说
电磁场和物质相互交换的能量不是连续分布的 ，
而是集中在一些叫光子(或光量子)的粒子上。
光子仍保持频率及波长的概念。
光子的能量E正比于其频率
E hv
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爱因斯坦公式 (1)
金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗 在电子逸出功，另一部分变为光电子的动能。
hv Em
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就好像把 x 变成 2 x 一样， 我们经常需要把 (x, y) 变成 (2 x + y, x - 3 y) 之类的东西， 这就叫做线性变换。于是才想 到定义矩阵乘法，用于表示一 切线性变换。几何上看，把平 面上的每个点 (x, y) 都变到 (2 x + y, x - 3 y) 的位置上去， 效果就相当于对这个平面进行 了一个“线性的拉扯”。
海森堡的方式,把广义坐标q 和广义动量p 用矩阵表示, 而且从量子化条件出发,利用对应原理,得出q 和p 的
对易关系（称为“强量子条件” ）为
pqqp i I （I为单位矩阵）
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1925年底，玻恩、约丹和海森堡合作发表 论文《关于量子力学Ⅱ》，把以前的结果推广到多 自由度和有简并的情况，系统地论述了本征值问题、 定态微扰和含时间的定态微扰，导出了动量和角动 量守恒定律，以及强度公式和选择定则，还讨论了 塞曼效应等问题，从而奠定了量子力学的基础。文 章全面阐述了矩阵力学的原理与方法，宣告新的量 子力学—矩阵力学诞生了。
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例如，当量子数很大时，原子中电子的相邻轨道比 较接近，它们的绕转频率几乎相同，根据经典电动 力学，这时发光频率应当等于电子的绕转频率。这 种量子数很大，且以普朗克常数h表征的分立效应 不明显而接近连续的极限时，应当适用经典物理学 的描述。
高中人教历史必修3第四单元近代以来世界的科学发展历程(能力卷)
第四单元近代以来世界的科学发展历程（能力卷）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．科学史上不乏富有传奇色彩又留下深刻启迪的故事。
伽利略在比萨斜塔进行了重物自由下落实验，牛顿因苹果从树上坠落而产生万有引力的灵感，爱因斯坦设想孪生兄弟中的一个以光速作太空旅行后将会比未旅行的兄弟更年轻。
三人相关理论告诉我们：A．科学发展以否定前人理论为前提 B．科学理论是在批判中向前发展的C．三人共同奠定了现代物理学基础 D．生物学发展终于打破了神学桎梏【答案】B【解析】根据所学，伽利略创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说，牛顿在研究伽利略自由落体定律基础上提出了万有引力，爱因斯坦的相对论对牛顿力学进行了补充发展，可见科学理论是在批判中向前发展的，符合题意的是B项，A项表述过于绝对，C项中的“共同”，D项中的“终于打破了”表述均不符合史实。
2．美国学者马文·佩里指出，“自然界是机械的、可分析的、有规律的并被数学验证过的”，宇宙“被看成一个巨大的机器”，一些思想家还开始“以探索的批判的怀疑的精神审视欧洲的制度和传统”。
材料中对自然的这种认识（）A．促成用人的思考和判断打破封建专制束缚B．改变了人们认识世界的角度和方式C．促使人们放弃对上帝的信仰D．强有力地挑战了封建神学创世说【答案】A【解析】材料没有体现出人们认识世界的角度被改变，故B项错误；材料没有涉及放弃宗教信仰的内容，故C项错误；材料没有提及世界起源的问题，也没有否定神创说的信息，故D项错误；随着自然科学的发展，人们对自然界的认识越来越清晰，这就增加了人们的自信心，他们开始带着同样的认识转而思考人类社会本身，对传统的社会制度进行理性的思考，故A项正确。
3．《天体运行论》与《自然哲学的数学原理》是16、17世纪科学史上可相媲美的两部伟大著作。
它们的共同之处在于A．正确概括了客观世界的运动规律B．推动了启蒙运动向科学世界的进军C．解放了思想使科学突破神学束缚D．促进了西方社会向工业社会的转变【答案】C【解析】《天体运行论》是波兰天文学家哥白尼所著的一本讲述他自己的天文学说的著作，《自然哲学的数学原理》是英国物理学家艾萨克·牛顿创作的物理学哲学著作，两部著作都在一定程度上否定了教会宣传的思想，解放了思想，使得科学突破了神学的束缚，C正确；哥白尼认为太阳是宇宙的中心，这一观点并不准确，排除A；B是牛顿力学体系的作用而非哥白尼的著作的影响，排除；哥白尼的著作并未促成西方社会向工业社会转变，排除D。
量子理论的提出与量子力学的建立
量子理论的提出与量子力学的建立量子力学不仅是现代物理学的一个基础理论，而且已广泛应用于技术领域，如核能的开发利用，激光器的发明等，它是科学精神与科学应用的完美结合，是人类的结晶。
导致量子论出现的倒不是原子世界的新鲜事物，而是一个古典热力学难题即黑体辐射问题。
1900年，英国物理学家瑞利根据经典统计力学和电磁理论，推出了黑体辐射的能量分布公式。
该理论在长波部分与实验比较符合，但在短波部分却出现了无穷值，而实验结果是趋于零。
这部分严重的背离，被称为“紫外灾难”（紫外指短波部分）。
1900年，德国物理学家普朗克采用拼凑的方法，得出了一个在长波和短波部分均与实验相吻合的公式，该公式的理论依据尚不清楚。
不久，普朗克发现，只要假定物体的辐射能不是连续变化，而是以一定的整数倍跳跃式的变化，就可以对该公式作出合理的解释。
普朗克将最小的不可再分的能量单元称作“能量子”或“量子”。
当年12月14日，他将这一假说报告了德国物理学会，宣告了量子理论的诞生。
量子假说与物理学界几百年来信奉的“自然界无跳跃”直接矛盾。
因此量子论出现之后，许多物理学家不予接受。
普朗克本人也非常动摇，后悔当初的大胆举动，甚至放弃了量子论继续用能量的连续变化来解决辐射问题。
但是，历史已经将量子论推上了物理学新纪元的开路先锋的位臵，量子论的发展已是锐不可挡。
第一个意识到量子概念的普遍意义，并将其运用到其他问题上的是爱因斯坦。
他建立了光量子论以解释光电效应中出现的新现象。
光量子论的提出使光的本性的历史争论进入了一个新的阶段。
自牛顿以来，光的微粒说和波动说此起彼伏，爱因斯坦的理论重新肯定了微粒说和波动说对于描述光的行为的意义，它们均反映了光的本质的一个侧面：光有时表现出波动性，有时表现出粒子性，但它既非经典的粒子也非经典的波，这就是光的波粒二象性。
主要由于爱因斯坦的工作，使量子论在提出之后最初的十年中得以进一步的发展。
量子力学起源于原子结构的研究。
元素的放射性和电子的发现，促使人们去研究原子的内部结构。
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1. 一定元素的原子光谱包含了完全确定的波长成分,不同元素的 光谱成分各不相同;
2. 每种元素的原子光谱中谱线按一定规律排列,组成线系.
二. 氢原子光谱的经验公式
▲里德伯公式
▲可见光波段 (巴尔末系)
— 里德伯常量
▲氢原子线系
赖曼系，紫外区 巴尔末系，可见光区 帕邢系，红外区 布拉开系，红外区 普丰德系，红外区 汉弗莱系，红外区 汉森与斯特朗，红外区
量子理论的起源
24.1 黑体辐射和普朗克的量子假设
一. 热辐射
任何物体在任何温度下都在向外发射电 磁波，这种由于物体中的分子、原子受 到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。 所辐射电磁波的特征仅与温度有关。
物体随温度升高时的颜色变化
T
▲影响物体热辐射的因素
(1). 材料 同一温度下,不同材料的物体有不同的热辐射;
负,U减小到某一定值Ua时,光电流为零; 遏止电压
(3). 用相同频率不同光强的光入射,光强增大,饱和电流增大; 但遏止电压Ua不变;
(4). 用不同频率的光入射,频率越高, Ua越大;当v<v0时,若Ua =0, 无 光电流; v0 — 截止频率/红限
(5). 有光入射到电极上,马上有光电流.
2. 实验规律 (1). 饱和电流Is的大小与入射光强度成正比;即单位时间内,电极 上 放出的电子数与入射光的强度成正比;
1. 普朗克公式
—普朗克常量 2. 普朗克能量子假设
普朗克
(1). 辐射黑体由带电谐振子组成,谐振子的能量不连续,是某一最
小能量单元0的整数倍n;
— 能量子(量子)
n —量子数
(2). 物体辐射或吸收能量时,其总能量只能是hv的整数倍.
例. 188页 24-16？ 解:
例. 188页 24-17？ 解:
2.无法解释红限的存在。
爱因斯坦
3.无法解释光电效应的产生几乎无须 时间的积累。
▲ 光量子假设
1. 光是一束以光速运动的粒子流, 粒子 — 光量子(光子);
2. 每一光子的能量=hv,不同的频率的光具有不同的能量.
▲ 光电效应方程 (爱因斯坦方程)
金属中的电子吸收了光子的能量hv,一部分用于克服金属的 束缚A,另一部分转换为光电子的动能Ek
——康普顿波长 波长改变与散射物质无关,仅决定于散射角；波长改变随散 射角增大而增加。
例. 188页 24-26？ 解: (1)
(2)
例. 188页 24-27？ 解:
例. 188页 24-29？ 解:
24.4 玻尔的量子假设与玻尔模型
一. 氢原子光谱
▲原子光谱 (线状光谱)
光谱仪分光后形成一系列光谱线，每一条光谱线对应一种波长
(2). 温度 同一物体,温度越高,热辐射越强。
★注意:
1. 物体在热辐射的同时，也在吸收周围物体发出的辐射能; 吸收能力与物体的材料和表面状况有关;
2. 物体吸收辐射的能力随波长和温度而变化; 3. 高温物体辐射能 > 吸收能，导致物体温度下降。
二. 有关辐射的物理量
▲单色辐射本领 (单色幅出度)
单位时间内，温度为T的物体单位面积上发射的波长在 ～+d范围内的辐射能dE与波长间隔d的比值
单色幅出度与物体的温度和辐射波长有关
▲总幅出度
单位时间内从单位面积上发射的各种波长的总辐射能
总幅出度仅与物体的温度有关
三. 黑体辐射
▲黑体
有一类物体，不论组成成分，在相同的温度下，发射 相同的光谱，其表面吸收所有的热辐射，无反射光。
康普顿实验装置示意图
2. 康普顿效应的实验规律
(1). 在固定散射角处观察,散射光中有入射波长0的成分,又有波 长 > 0的成分;
(2). 改变散射角,波长差=-0及波长的光强均随角增大而增 大,同时原波长0的光强减小;
(3). 同一散射角下,对所有散射物质,波长的偏移都相等;
(4). 对原子量小的物质,康普顿散射较强,对原子量大的物质,康普 顿散射较弱.
二. 光子理论对康普顿效应的解释
1. 成分与 0成分的解释
光子与散射物质的电子弹性碰撞
碰撞中光子的部分能量传给电子 光子能量减小 频率降低 波长变长
光子与内层电子碰撞 电子束缚紧 光子相当于与整个原子相碰 原子质量大 光子方向改变,能量几乎不变 波长不变
四.光电效应的应用
光电管
光电倍增管
24.3 康普顿效应
一. 康普顿效应的实验规律
X射线被较轻的物质 散射时，散射谱线中除了 有和入射线波长相同的成 份外，还有波长较长的成 份，两者的波长差与散射 角有关，它们的强度满足 一定的规律。
康普顿
吴有训
1. 实验装置
X光 管
光 散射 阑
0 物质
晶体
X光检测 器
(2). 光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光的强度无关,只 与入射光的频率有关,频率越高,光电子的能量越大;
(3). 入射光的频率低于材料的红限v0,则无光电流;
(4). 光的照射与光电子的发射几乎同时.
二. 爱因斯坦的光子理论
▲ 光的波动说的缺陷
1.光电子的初动能应决定于入射光的 光强，即决定于光的振幅而不决定于 光的频率。
逸出功
▲ 对光电效应的解释
1. 光强增加 光子数增多 单位时间内放出的光电子数增多; 饱和电流(光电子数)与入射光的强度成正比
2. 光子能量 < 电子逸出功 电子无法挣脱金属的束缚 v < v0时无光电流
3. 对于一定的金属,逸出功A为常数,光子频率越高,初动能越大; 初动能仅与频率有关,与光强无关
3. 量子化条件
电子作圆周运动时的角动量L等于h/2的整数倍
量子数
▲氢原子轨道半径和能量的计算
根据电子绕核作圆周运动的模型及角动量量子化条件可 以计算出氢原子处于各定态时的电子轨道半径。
——玻尔半径
电子处在半径为rn的轨道上运动时，可以计算出氢原子系
统的能量En为
能量是量子化的
的定态称为受激态；
O
曲线下的面积 黑体在一定温度T下的总幅出度
四. 普朗克量子假设
考虑黑体单色幅出度E(,T)
▲古典物理学的理论公式
1. 维恩公式 短波区
2. 瑞利-金斯公式 长波区
M 0 (T )
实验值
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o 1 23 4 5
6 78
/μm
▲普朗克能量子假设
三. 氢原子的玻尔模型
▲卢瑟福的原子模型
卢瑟福
原子将“崩塌” 原子是不稳定的系统
▲玻尔理论的基本假设
1. 定态假设 原子系统只能处于一些不连续而又稳定
的能量状态(定态)
E1,E2,E3,… 定态中,电子作加速运动,但不辐射或吸收能量
玻尔
2. 频率条件
原子从一定态向另一定态跃迁时,辐射或吸收一光子的能量
4. 电子全部吸收光子的能量,中间无需积累时间. 驰豫时间极短
三. 光的波粒二象性
▲ 光子的静质量
—— 运动质量
▲ 光子的动量
光的粒子性
光的波动性
光既具有波动性,又有粒子性 —— 波粒二象性
光在传播过程中,表现波动性 (干涉,衍射等)
光在与物质相互作用时,表现波动性 (光电效应, 康普顿效应等)
——基态能级
时 原子处于电离状态
根据氢原子的能级及玻尔假设，可以得到氢原子从能 级En向Em跃迁时的辐射频率为
与氢原子光谱经验公式相比，得
R
=
me4 802h3c
=1.097373符合得很好。
例. 188页 24-30？ 解:
例. 188页 24-32？ 解: (1)
理想化模型 煤
灰体(99%)
不透明的材料制成带小孔的的 空腔,可近似看作黑体。
黑体模型
▲维恩位移定律
E(,T)
对于给定温度T ，黑体的
单色辐出度E(,T)有一最大值,
其对应波长为m。
O
黑体的辐出度按波长分布曲线
热辐射的峰值波长随着温度的增加而向着短波方向移动。
▲斯特藩-玻耳兹曼定律
E(,T)
(2) 4 3 a 2 bc 1 de f
例. 188页 24-33？ 解:
2. 原子量与散射强弱的关系 原子序数大 内层电子数多 0的强度增大 散射较弱
3. 与 的关系
E0 = hn0
pr 0
=
hn0 c
nr0
能量和动量守恒定律
静止
Ee = m0c2 pr e = 0
E = hn pr = hn nr
c
Ee = mc2 pr e = mvr
——康普顿散射公式
24.2 光 电 效 应
一. 光 电 效 应
光电子
K V
光
A
电
流
A
赫兹
I
光强较强
IH
IH
Ua O
U
光电效应的伏安特性曲线
1. 实验现象 (1). 入射光的光强及频率不变, 加速电压U增加,光电流I增加;
且U增大到某一定值时,光电流达到饱和值Is; (2). 加速电压U下降,光电流I也下降,但U=0时,仍有光电流;当U变