一、量子提出背景一、量子提出背景紫外灾紫外灾难二、二、 不延不延续的能量的能量三、物三、物质的波粒二象性的波粒二象性Ml l维恩线瑞利金斯线普朗克线实验结果紫外灾紫外灾难经典经典能量能量量子量子普朗克：能量子普朗克：能量子= h爱因斯坦：光量子因斯坦：光量子= h光波光波光子光子玻玻尔：电子子轨道、能道、能级量子化量子化r14r19r116r1mn=4n=3n=2n=1金金属属诺贝尔物理物理奖诺贝尔物理物理奖电磁波谱由于物体中的分子、原子遭由于物体中的分子、原子遭到激发而发射出电磁波的景到激发而发射出电磁波的景象叫热辐射。象叫热辐射。1、热辐射：、热辐射：任何物体气、液、固在任何温度下，都会有热辐射。 炼钢的热辐射炼钢的热辐射 红外夜视仪拍的照片红外夜视仪拍的照片红外线判别病变区域红外线判别病变区域热辐射强度和温度有关， 高温物体发出的是紫外光。炽热物体发出的是可见光，低温物体发出的是红外光， 热辐射波谱是延续谱，各种波长(频率)都有，但是强度不同。19世纪末，由于冶金的需求，急于知道辐射强度与光波长的函数关系世纪末，由于冶金的需求，急于知道辐射强度与光波长的函数关系热辐射强度还和资料性质有关，为了排除资料性质的影响，建立了黑体模型。 能完全吸收各种波长电磁能完全吸收各种波长电磁波而无反射和透射的物体波而无反射和透射的物体绝对黑体绝对黑体煤烟煤烟约99%黑体辐射的特点黑体辐射的特点 ：与资料无关，黑体热辐射身手最强与资料无关，黑体热辐射身手最强2. 黑体辐射黑体辐射黑体辐射丈量黑体小孔外表集光透镜平行光管分光元件会聚透镜及探头 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，转动探测系统丈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。o(m)1 2 3 5 6 8 947M瑞利瑞利-金斯金斯实验值实验值紫紫外外灾灾难难维恩维恩3 3、辐射射强度随波度随波长变化的化的规律律图 紫外灾紫外灾难二、二、 不延续的能量不延续的能量(n为整数，称为量子数为整数，称为量子数) 称为能量称为能量子子能量不延续，能量不延续，只能取某一最只能取某一最小能量的整数小能量的整数倍倍!物质辐射物质辐射(或吸收或吸收)的能量的能量E只能是只能是某一个最小能量单位的整数倍。某一个最小能量单位的整数倍。普朗克常数：普朗克常数：h = 6.626075510-34 Jsh = 6.626075510-34 Js普朗克的能量假说对经典物理是一个宏大的突破，由此量子物理诞生。曲线与实验结果惊人地符合曲线与实验结果惊人地符合1918年他荣获诺贝尔物理学奖经典经典能量能量量子量子 为能量子频率为能量子频率E=n 引言引言 光究竟是什么？光究竟是什么？17世纪构成了两种学说：世纪构成了两种学说：由于早期的动摇说不能用数学作严厉的表达和分由于早期的动摇说不能用数学作严厉的表达和分析、牛顿在物理界的声威，微粒说不断占上风。析、牛顿在物理界的声威，微粒说不断占上风。牛顿微粒说牛顿微粒说惠更斯动摇说惠更斯动摇说光是从光源发出的一种物质微粒，光是从光源发出的一种物质微粒，能解释光的直进、反射景象。能解释光的直进、反射景象。以为光是在空间传播的某种波，以为光是在空间传播的某种波，能解释能解释-同时发生反射和折同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。射、几束光相遇而互不干扰。牛顿牛顿惠更斯惠更斯三、物质的波粒二象性三、物质的波粒二象性 * 19世纪初，在实验中察世纪初，在实验中察看到光的干涉和衍射现，看到光的干涉和衍射现，不能用微粒说解释，因此不能用微粒说解释，因此证明了动摇说和正确性。证明了动摇说和正确性。这儿的粒这儿的粒子不同于子不同于牛顿所说牛顿所说的微粒。的微粒。麦克斯韦电麦克斯韦电磁说磁说( (十九十九世纪世纪) )麦克斯麦克斯韦以以为光是一种光是一种电磁波磁波, ,赫赫兹用用实验证明了光的明了光的电磁本性磁本性. .光是光是电磁波磁波的主要根据：的主要根据：传播都不需介播都不需介质.都都是横波是横波.在真空中在真空中传播速度一播速度一样但是，但是，1919世纪末又发现了景象世纪末又发现了景象- -光电效应，用动摇性无法解光电效应，用动摇性无法解释。光子说解释了光电效应。释。光子说解释了光电效应。托马斯托马斯.杨杨爱因斯坦爱因斯坦麦克斯韦麦克斯韦爱因斯坦光爱因斯坦光子说子说(20(20世世纪纪) )光究竟是什么？光究竟是什么？爱因斯坦爱因斯坦托马斯托马斯.杨杨牛顿牛顿惠更斯惠更斯麦克斯韦麦克斯韦结论：光既具有波粒二象性：光既具有波粒二象性康普顿康普顿1)1)在有些情况在有些情况( (干涉、衍射、偏振等干涉、衍射、偏振等) )下，光显示出动摇性下，光显示出动摇性2)2)在另一些情况下在另一些情况下( (热辐射、光电效应等热辐射、光电效应等) ) ，显示出粒子性，显示出粒子性1 1、光具有、光具有“波粒二象性波粒二象性 不仅光具有波粒二象性，一真实物粒子不仅光具有波粒二象性，一真实物粒子(如电子、原子、如电子、原子、分子等分子等)也都具有波粒二象性也都具有波粒二象性;德布罗意波进一步提出物质波德布罗意波进一步提出物质波实际，根据这一实际，每个物质粒子都伴随着一着波，这种实际，根据这一实际，每个物质粒子都伴随着一着波，这种波叫物质波又称概率波波叫物质波又称概率波 ：2 2、德布罗意波、德布罗意波 德布罗意电子云晶体电子衍射图光子衍射单 缝 衍 射 像圆孔衍射像 在光的衍射实验中，摄像记录弱光入射的几个不同曝光阶段的衍射图样，并进展比较，可以发现，在衍射图样中较亮的地方，光子出现的概率较大。经典力学中，我们用质点的位置和动量来描画它经典力学中，我们用质点的位置和动量来描画它的运动形状；在微观世界，我们不能够同时准确地得的运动形状；在微观世界，我们不能够同时准确地得知一个粒子的位置和动量，因此也就不能同时用这两知一个粒子的位置和动量，因此也就不能同时用这两个量来描画它的运动个量来描画它的运动3 3、不确定性关系、不确定性关系1 1 位置与动量的不确定性关系位置与动量的不确定性关系2 2 能量与时间的不确定性关系能量与时间的不确定性关系