瑞利—金斯从经典理论得到： 2 M (T )d 2 kTd
c
或M (T )d 2 c
作出理论曲线与实验曲线比较： 1)在低频(长波)部分符合很好； 2)在高频(紫外)部分出现巨大分歧. 实验指出: , M (T ) 0 理论得到: , M (T ) (紫外光灾难）

4
kTd
五、普朗克假设、黑体辐射公式
1、假设:金属空腔壁上带电谐振子(电子)只 吸收或发射 的整数倍的能量 ,即 h 能量的变化不连续.
频率为 的谐振子,其能量只能取 一系列不连续的值。
等 nh
——能量量子化假设
h 6.630 10
34
J s ——普朗克常数
2、普朗克辐射公式 3 2 h d M (T )d h 2
二、实验规律：
三、经典理论的困难
1、饱和电流强度与入射光强度成正比。 2、光电子的初动能随入射光频率线性增 加,与光的强度无关。 3、对给定金属，存在一截止频率。 4、光电子是即时发射的。 1、认为不存在 0,只要光强足够大,即能发生 光电效应.但实验证明:只要 不管光强 0 多大,都不会有光电子逸出。 2、认为电子吸收能量需要一定的时间积累, 但实验发现具有瞬时性。 3、光电子初动能应该与入射光强度成正比.
1 c e kT 与实验曲线符合的很好 “新概念”:能量量子化.开始人们不相信, 后来1905年爱因斯坦利用其发展了光量子 概念,成功解释了光电效应,才被人们普遍接 受,1918年获Nobel奖。
一、实验装置
20-2 光电效应
1、K—阴极,A—阳极,电子从K A在电路 中形成光电流。 2、光电效应:在入射光照射下,电子获得能量 从金属表面逸出。 3、遏止电压:电子能从K A,说明电子具有 动能;加反向电压,当 U U 0时, I 光 0, 此时Ek max eU0 4、饱和光电流 I s:加正向电压,使逸出金属表 面的电子全部到达阳极A,此时光电流为 最大值。
M (T ) M (T )d
0
二、黑体辐射
1、黑体:辐射(吸收)能力最强的物体,能全 部吸收一切外来辐射。 人造黑体模型:不透明材料制成的带小 孔空腔。 2、黑体的单色辐射强度(单色辐出度) M (T ) 1)意义:温度为T的黑体,在单位时间,单位面 d 积上,单位波长间隔 所辐射出的能量 . 定量说明了辐射强度的大小。
四、爱因斯坦的光量子理论
1、光量子:光可以看成是微粒—光量子组成 的粒子流,每个光子具有能量 . h 2、爱因斯坦光电效应方程：
1)瞬时性解释:单个电子完全吸收光子能量, 只要 ,就立即有光电子逸出 . 0 2)光电流I正比于光电子数目n和速度v,但n 是主要因素。 至此,爱因斯坦不仅完美解释了光电效应, 还使人们对光的本性的认识有了质的飞跃— —波动性兼具粒子性。
3、了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实 验理解光和实物粒子的波粒二象性 4、理解描述物质波动性的物理量和粒子性的 物理量之间的关系。 5、了解波函数及其统计解释、不确定关系了 解一维定态薛定谔方程。
十九世纪末,经典物理学达到了相当完 善的程度,正当人们欢呼:“物理学的大厦 已经建成,以后人们的工作只是为其添砖 加瓦而已”之时,一些新的实验事实却使 物理学大厦的根基发生了动摇。 1、迈—莫实验否定了绝对参照系 (以太系)的存在； 2、热辐射现象中的 “紫外光灾难”； 3、放射性现象发现原子是可分的。 这些实验事实迫使科学家们抛弃以往惯用的 思维方法,重新思考物理学的基本概念,在曲折 艰苦的阵痛中终于诞生了相对论和量子论。
量子物理
主要内容：
1、黑体辐射;普朗克量子假设;光电效应 ;康普顿效应. 2、氢原子光谱的规律性;玻尔的氢原子理 论;夫兰赫兹实验. 3、德布罗意波;不确定关系. 4、量子力学简介. 5、激光 重点:黑体辐射、光电效应、康普顿效 应;氢原子光谱的规律性。
教学要求：
1、理解黑体、光电效应、康普顿效应及其实 验规律。 2、理解氢原子光谱的实验规律及玻尔氢原子 理论,并了解此理论的意义及其局限性。
2)测定黑体 M ( 实验原理 T)
三、黑体辐射定律
由黑体实验 M (T )曲线可以看出 : 1、斯特藩—玻尔兹曼定律： 1)黑体的 M (T )分布规律是温度 T的函数, 与材料无关。 2)温度T时,在单位时间、单位面积上 的总辐射能 M (T ： ) M (T ) M (T )d 曲线下面积 0 1879年,斯特藩从实验中发现此规律,五年 后玻尔兹曼从理论上得到：
20-1 黑体辐射 普朗克量子假设 一、热辐射现象
1、热辐射:决定于物体温度的电磁辐射. 2、平衡热辐射:辐射与吸收平衡,温度恒定. 3、描述热辐射的物理量 单色辐射强度：在单位时间内从物体表 面单位面积上、单位波长间隔内所辐射 出的能量 M (。 T) 总辐射能：在单位时间内从物体表面单 位面积上辐射的各种波长的能量
W0 1 2 h W0 mv 截止频率 0 h 2
20-3 康普顿效应 一、实验装置 二、实验结果
三、对康普顿效应的解释
表明:x射线通过物质散射时,波长发生变化 ,散射后的波长有两个峰值,一个与原来波长 相同,另一个 与散射角有关。
5.670 10 w / m k ( J / s m k )
M (T ) M (T )d T 4
0

M (T ) T 4
2 4
8
2
4
2、维恩位移定律
曲线峰值对应的
m , T , m
1893年,维恩得到他们之间关系 ： 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱmT b
b 2.898 10 m k
向短波方向移动;
表明: 1)T , M (T ) —曲线m
2) M (T ) M (T )
2 M (T ) M (T ) c T , M (T ) 曲线 m 向高频方向移动
四、瑞利—金斯公式 经典物理的困难