1.1黑体辐射 1.2光电效应（自学）1.3光子、光的二象性1.4 康普顿效应1.5 实物粒子的波动性1.6 概率波与概率幅1.7不确定关系第一章 波粒二象性 1.1 黑体辐射1. 热辐射（heat radiation） 与温度有关的电磁辐射，称为热辐射。这种温度不变的热辐射称之为平衡热辐射。2. 平衡热辐射则物体的温度恒定。加热一物体，若物体所吸收的能量等于在 同一时间内辐射的能量，3. 光谱辐出度（单色辐出度）MM 单位时间内，从物体单位表面发出的频 率在 附近单位频率间隔内的电磁波的能量。4.（总）辐出度（总发射本领）M(T)（radiant exitance）单位：w/m2（monochromatic absorptance）5. 单色吸收比（率） (T)的物体，维恩设计的黑体三.黑体（black body）1. 黑体：能完全吸收各种波长电磁波而无反射 小孔空腔2. 基尔霍夫辐射定律：与材料无关四. 黑体辐射谱的规律 1）维恩位移定律2）斯特藩 玻耳兹曼定律六.普朗克的能量子假说和黑体热辐射公式 1.普朗克假设（1900年）普朗克认为空腔黑体的热平衡状态，是组成腔壁 的带电谐振子不断发射和吸收电磁波的平衡状态。他认为谐振子的能量 E只能是离散值2.普朗克公式1.2 光电效应1.3 光的二象性 光子实验规律：Uc0CsNa Ca在频率 一定时，存在红限频率光电转换时间极短 入射波长0，和散射物质无关。波长的偏移 = 0 只与散射角 有关，实验规律是：效应才显著，因此要用X射线才能观察到。康普顿用光子理论做了成功的解释： X射线光子与“静止”的“自由电子”弹性碰 撞 碰撞过程中能量与动量守恒二.康普顿效应的理论解释经典电磁理论难解释为什么有0的散射，碰撞光子把部分能量传给电子外层电子束缚能 eV, 室温下 kT10-2eV，）（ 波长1的X射线 ，其光子能量 104 eV，e自由电子（静止） m0h 光子的能量 散射X射线频率 波长能量守恒动量守恒反冲电子质量解得：em0 自由电子（静止）= 2 .4310-3nm （理论值）这是因为光子还可与石墨中被原子核束缚为什么康普顿散射中还有原波长0 呢？光子和整个原子碰撞。内层电子束缚能103104eV，不能视为自由，而应视为与原子是一个整体。 所以这相当于即 散射光子波长不变，散射线中还有与原波 在弹性碰撞中，入射光子几乎不损失能量，得很紧的电子发生碰撞。长相同的射线。因为自由电子若吸收光子，就无法同时满足1. 为什么康普顿效应中的电子不能像光电效应 三. 讨论几个问题违反相对论！自由电子不可能吸收光子，只能散射光子。自由 电子 吸收 光子那样吸收光子而是散射光子？能量守恒和动量守恒。2. 为什么在光电效应中不考虑动量守恒？光子 电子系统能量仍可认为是守恒的。在光电效应中，入射的是可见光和紫外线，光子能量低，电子与整个原子的联系不能忽略，原子也要参与动量交换， 光子 电子系统动量不守恒。又因原子质量较大，能量交换可忽略，3. 为什么可见光观察不到康普顿效应？因可见光光子能量不够大，原子内的电子不能视为自由，所以可见光不能产生康普顿效应。四. 康普顿散射实验的意义 支持了“光量子”概念，进一步证实了 首次实验证实了爱因斯坦提出的“光量子 证实了在微观领域的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿获获得1927年诺贝诺贝 尔物理学奖奖。p = /c = h /c = h / = h具有动量”的假设康普顿 （A. H.Compton) 美国人(1892-1962）192526年他用银的X射线（0 = 5.62nm） 五. 吴有训对研究康普顿效应研究的贡献吴有训1923年参加了发现康普顿效应的研究康普顿效应作出了重要贡献。在同一散射角（ =120 ）测量各种波长的散射以15种轻重不同的元素为散射物质，为入射线，光强度，作了大量 X 射线散射实验。这对证实工作，1. 与散射物质无关，仅与散射角有关。曲线表明：2. 轻元素重元素，。吴有训的康普顿效应散射实验曲线散射角 证实了康普顿效应的普遍性 证实了两种散射线的产生机制： 外层电子（自由电子）散射0 内层电子（整个原子）散射的证据。吴有训工作的意义：在康普顿的一本著作 “ X Rays in theory and experiment ” （1935）中，有19处引用了吴有训的工作。 书中两图并列作为康普顿效应20世纪50年代的吴有训吴有训（18971977）物理学家、教育家、中国科学院副院长，曾任清华大学物理系 主任、理学院院长。1928年被叶企孙聘为对证实康普顿效应作出了重要贡献清华大学物理系教授，光(波)具有粒子性，那么实物粒子具有一.德布罗意假设波动性吗?L.V. de Broglie （ 法国人，1892 1986 ）从自然界的对称性出发，具有粒子性，那么实物粒子也应具有波动性。1924.11.29德布罗意把题为“量子理论的研究”的博士论文提交给了巴黎大学。6.5 实物粒子的波动性认为既然光(波)与粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波，一个能量为E、动量为 p 的实物粒子，同时他在论文中指出：关系与光子一样：它的波长、频率 和 E、p的爱因斯坦 德布罗意关系式 德布罗意波长 （de Broglie wavelength）也具有波动性，物质波的概念可以成功地解释原子中令r（轨道角动量量子化条件）德布罗意的导师朗之万把德布罗意的论文寄给“揭开了自然界巨大帷幕的一角” “看来疯狂，可真是站得住脚呢”稳定轨道波长论文获得了评委会的高度评价。人困惑的轨道量子化条件。了爱因斯坦，爱因斯坦称赞德布罗意的论文路易.德布罗意Louis.V.de Broglie法国人1892 1986提出电子的波动性1929年获诺贝尔物理奖U=100V 时， =1.225经爱因斯坦推荐，物质波理论受到了关注。在论文答辩会上，佩林问：“这种波怎样用实验耒证实呢？”德布罗意答道：“用电子在晶体上的衍射实验可以做到。”算算电子的波长：设加速电压为U（单位为伏特） X射线波段（电子v px，此情形下，坐标和动量基本隔壁车库内的汽车突然闯入了客厅2. 物体在有限势阱内该图出自伽莫夫的物理世界奇遇记这在微观世界里是可 能发生的图象。该图包含着两个物理内容：1. 由不确定关系，汽车在车库中永远不会静止出的概率（见下一章） （车库的壁）有一定透 德国人 Werner Karl Heisenberg 1901-1976 量子力学的创立1932年诺贝尔物理学奖获得者 海森伯