1900年12月，普朗克利用能量量子化的方 法十分成功地解释了黑体辐射问题。
之后，经薛定谔、德布罗意、海森伯等人的 共同努力，建立了研究微观粒子的新学科―― 量子力学。量子理论和相对论是20世纪初人类 的最伟大的理论成果，它们共同构成了现代物 理学的理论基础，引发了一场新的技术革命。
量子力学是研究原子尺度 10 10 ~ 10 1（5 线 度为m）范围内，微观粒子的运动规律及物质 的微观结构。
(2)由爱因斯坦方程
查表, 钾的逸出功 A = 2.25 eV, 代入后解得
6.76×10 5 (m ·s- 1 )
由截止电势差概念
及爱因斯坦方程解得
1.3 (V )
康普顿效应概述
用X射线照射一散射体（如石墨）时，X射
线发生散射，散射线中除有波长和入射线 l 相同的成分外， 还有波长 l l 的成分。这种现象称为康普顿效应。
能量子假设 1900年12月24日，普朗 克在《关于正常光谱的能量分布定律的理论》 一文中提出能量量子化假设，量子论诞生。
组成黑体腔壁的分子或原子 可视为带电的线性谐振子；
这些谐振子和空腔中的辐射场 相互作用过程中吸收和发射的能 量是量子化的，只能取一些分立
值：e , 2 e , ，n e ;
频率为n 的谐振子，吸收和发
（4）入射光的强度和频率。
结束选择
光电效应例题 用波长l=0.35mm的紫外光照射金属钾做光电效应实验，求
（1）紫外光子的能量、质量和动量；
（2）逸出光电子的最大初速度和相应的遏止电势差。
(1)由爱因斯坦光子理论
光子能量
5.68×10
-
19
(J
)
光子质量
6.31×10 - 36 (Kg)
光子动量
1.89×10 - 27 (Kg ·m ·s- 1 )
射能量的最小值 e = h n 称为
能量子（或量子）
h = 6.63×10 - 34 J ·s
称为普朗克常量
490 nm
黑体例一
2.898×10 _ 3 490×10 _ 9
5.91×10 3 ( K )
5.67×10_8×(5.91×10 3 )4 6.92×107 ( W ·m_ 2 )
第二节
黑体实验模型
黑体辐射测量
黑体（小孔表面）
分光元件
集光透镜 平行光管
会聚透镜及探头
分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一 定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强 度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。
黑体辐射规律
MBl ( T )
黑 体 的 单 色 辐 出 度
斯特藩-玻耳兹曼定律
光在真空中的速率
玻耳兹曼常量
普朗克常量 数值为 6.63×10- 34 J ·s
并很快被检验与实验结果相符。
理论曲线
MBl ( T ) 1011 W m -2 m -1
普朗克的黑体
4
单色辐出度函数及曲线线
3
e 2phc 2
MBl (T) = l 5
1
hc
klT
1
2
1
0
0
1
2
波长 l
3
4
510- 6 m当来自时，即波长向短波（紫外）方向不断变短时，
则
经典物理概念竟然得出如此荒唐的结论，物理学史上称 之为 “ 紫外灾难 ” 。黑体辐射问题所处的困境成为十九世
末“物理学太空中的一朵乌云”，但它却孕育着一个新物理 概念的诞生。
普朗克公式
1900年10月19日，德国物理学家普朗克提出了一个 描述黑体单色辐出度分布规律的数学公式，其波长表达式为
爱因斯坦因此而获得了1921年诺贝尔物理学奖
请在放映状态随下堂点击小你议认为是对的答案
在光电效应中，光电流的大小主要依赖于 （1）入射光的频率 ； （2）入射光的相位和频率； （3）入射光的强度；
（4）入射光的强度和频率。
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为4 是对的答案
在光电效应中，光电流的大小主要依赖于 （1）入射光的频率 ； （2）入射光的相位和频率； （3）入射光的强度；
源
l
不同物质实验
ll
ll
ll
用X射线照射一散射体（如石墨）时，X
射线发生散射，散射线中除有波长和入射线 l 相同的成分
外，还有波长 l l 的成分。这种现象称为康普顿效应。
谱线 l 称位移线 ll l
称 波长偏移量 l
l
l
l
l
或 康普顿偏移
外层电子
l
l
X射线
l
散射体
原子核与内
其光子能量比可见 康普顿最初用石墨，其原子序 层电子组成
锑 Sb 5.68
2.35 锗 Ge 11.01 4.56
钙 Ca 6.55 锌 Zn 8.06
2.71 硒 Se 11.40 4.72 3.34 银 Ag 11.55 4.78
铀 U 8.76
3.63 铂 Pt 15.28 6.33
光子论的成功解释
频率 一定，光强 越大则单位时间打在金属表面的 光子数就越多，产生光电效应时单位时间被激发而逸出 的光电子数也就越多，故饱和电流 与光强 成正比。
光光子能量大上万倍 数不太大、电子束缚能不太高。 的原子实
散要射点要点归 归纳：纳
1. 散射线中除有波长与入
射线 相同的成分外，还有波
长
的成分。
l
l
波长偏移量
l ll
射 l
线 源
ll
ll
散射体 散射角 l
2. 波长偏移量 随散射角 的增大而增加，与散 射物质无关。
3. 各种散射物质对同一散射 角 ，波长偏移量 相等。当散 射物的原子序数增加时，散射线 中的 谱线强度增强， 谱线的 强度减弱。
光子 初能量
偏移公式推导
电子 弹性碰撞
大小：
末
末
能
动
量
合
量
大小： 初动量
能量守恒 动量守恒
能量守恒 动量守恒 得
续36
应满足相对论的能量与动量的关系 联立解得 写成波长差的形式即为康普顿偏移公式：
康普顿效应例三
动能
3.00×10-2+2×0.00243×0.5 2 3.12×10-2 (nm)
X射线光子能量
散射物质原子外 层电子的结合能
故外层电子可视为自由电子 与光子碰撞前近似看成静止
康普顿偏移公式 光子与外层电子发生弹性碰撞时，服从动量守恒和能量
守恒定律。由此推导出波长偏移量表达式：康普顿偏移公式
电子静止质量 普朗克常量 真空中光速 均为常量
故
为常量，用 表示，称为 康普顿波长
2.43×10 -12 (m) 0.00243 ( nm )
谱线 l 称位移线
ll
l ll
称 波长偏移量
l
或 康普顿偏移
l
ll
外层电子
l
X射线 l
其光子能量比可见 光光子能量大上万倍
散射体
康普顿最初用石墨， 其原子序数不太大、 电子结合能不太高。
原子核与内层电 子组成的原子实
l ~ j 实验 偏移—散射角实验
ll
ll
ll
波长偏移量
l ll
射
l
散射角
线
散射体
弹碰前系统能量： 弹碰后系统能量： 能量守恒
6.63×10-34 ×3×108 ×( 3.00 3.12) ×102×10 -9 2.25×10-16( J ) 1.59×103 ( ev )
康普顿、光电效应比较
康普顿效应与光电效应的异同
康普顿效应与光电效应都涉及光子与电子的相 互作用。
在光电效应中，入射光为可见光或紫外线，其 光子能量为ev数量级，与原子中电子的束缚能相差 不远，光子能量全部交给电子使之逸出，并具有初 动能。光电效应证实了此过程服从能量守恒定律。
频 率
饱和光电流
光强较强
相 同
饱和光电流
光强较弱
饱和光电流与光强成正比。 在饱和状态下，单位时间由阴极 发出的光电子数与光强成正比。
光电效应实验
频 率
饱和光电流
光强较强
相 同
饱和光电流
光强较弱
遏止电压
U = - Ua 时 i = 0 即光电子恰
被遏止，不能到达阳极。光电子 最大初动能可用遏止电势差与电 子电荷乘积的大小来量度。
光束射到金属表面使
电子从金属中脱出的现象 称为光电效应。
频
饱和光电流
率
光强较强
相 同
饱和光电流
光强较弱
光U = - Ua 时 i = 0 即光电子
恰被遏止，不能到达阳极。光电子 最大初动能等于 反向电场力的功
实验基本规律
遏止电势差的大小与入射光
的频率成线性关系，与光强无关。 称为截止频率或红限
与材料 无关的普适常量
金
属
截止频率 （10 14 Hz）
逸出功 （eV)
金
属
截止频率 （10 14 Hz）
逸出功 （eV)
銫 Cs 4.69 1.94 铝 Al 9.03 3.74
銣 Rb 5.15
2.13 硅 Si 9.90 4.10
钾 K 5.43
2.25 铜 Cu 10.80 4.47
钠 Na 5.53
2.29 钨 W 10.97 4.54
红限，
，入射光频
率小于截止频率时无论光 强多
遏止电势差的大小与入射光 大都不能产生光电效应。每种 的频率成线性关系，与光强无关。 金属有自己的截止频率。
与材料 无关的普适常量
与材料
时无论光强多弱，