医用物理学第十三章-光的粒子性-课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《医用物理学第十三章-光的粒子性-课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 医用 物理学 第十三 粒子 课件
- 资源描述:
-
1、第十三章第十三章 光的粒子性光的粒子性1 13-1 3-1 黑体辐射黑体辐射1 13-2 3-2 光电效应光电效应1 13-3 3-3 波粒二象性波粒二象性12-4 12-4 激光激光 在上世纪在上世纪 (指指20世纪世纪-编者注编者注)初,发生了三次)初,发生了三次概念上的革命,它们深刻地改变了人们对概念上的革命,它们深刻地改变了人们对物理世界的了解,这就是物理世界的了解,这就是狭义相对论狭义相对论(1905年)、年)、广义相对论广义相对论(1916年)和年)和量量子力学子力学(1925年)。年)。杨振宁杨振宁 经典物理(经典物理(1819 世纪)世纪)牛顿力学牛顿力学 热力学热力学 经典统
2、计力学经典统计力学 经典电磁理论经典电磁理论 19世纪末趋于完善世纪末趋于完善 海王星的发现(海王星的发现(Leverrier,1846)“不必向天空看一眼就发现了这颗新行星不必向天空看一眼就发现了这颗新行星”“是在是在Leverrier的笔尖下看到的,的笔尖下看到的,”电磁理论解释了波动光学电磁理论解释了波动光学开尔文:大厦基本建成开尔文:大厦基本建成 两朵乌云两朵乌云 MM实验实验 黑体辐射黑体辐射 相对论相对论量子论量子论 量子力学量子力学这两朵乌云开出这两朵乌云开出近代物理近代物理的鲜花的鲜花可谓拨开乌云见鲜花可谓拨开乌云见鲜花 近代物理(近代物理(20世纪)世纪)相对论相对论 190
3、5 狭义相对论狭义相对论 1916 广义相对论广义相对论 引力、天体引力、天体 量子力学量子力学 A 旧量子旧量子论的形成(论的形成(冲破经典量子假说冲破经典量子假说)1900 Planck 振子能量量子化振子能量量子化 1905 Einstein 电磁辐射能量量子化电磁辐射能量量子化 1913 N.Bohr 原子能量量子化原子能量量子化B、量子力学的建立(、量子力学的建立(崭新概念崭新概念)1923 de Broglie 电子具有波动性电子具有波动性 1926-27 Davisson,G.P.Thomson 电子衍射实验电子衍射实验 1925 Heisenberg 矩阵力学矩阵力学 1926
4、 Schroedinger 波动方程波动方程 1928 Dirac 相对论波动方程相对论波动方程 C、量子力学的进一步发展(量子力学的进一步发展(应用、发展应用、发展)量子力学量子力学原子、分子、原子核、固体原子、分子、原子核、固体 量子电动力学量子电动力学(QED)电磁场电磁场 量子场论量子场论原子核和粒子原子核和粒子 进一步认识的问题进一步认识的问题 量子信息新的信息科学的兴起量子信息新的信息科学的兴起经典理论遇到的挑战经典理论遇到的挑战由于分子热运动导致物体辐射电磁波由于分子热运动导致物体辐射电磁波温度不同时温度不同时 辐射的波长分布不同辐射的波长分布不同 例如:铁块例如:铁块 温度温度
5、 从从看不出发光看不出发光到到暗红暗红到到橙色橙色到到黄白色黄白色这种与温度有关这种与温度有关的的辐射辐射 称为称为热辐射热辐射热辐射热辐射 -热能转化为电磁能的过程热能转化为电磁能的过程热辐射热辐射19世纪末世纪末20世纪初世纪初 德国寻找新能源德国寻找新能源对热辐射的初步认识对热辐射的初步认识任何任何物体物体任何任何温度均存在热辐射温度均存在热辐射热辐射谱是连续谱热辐射谱是连续谱热辐射谱与温度有关热辐射谱与温度有关温度温度 发射的能量发射的能量 电磁波的短波成分电磁波的短波成分 如一个如一个20瓦的白炽灯和一个瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯瓦的白炽灯昏黄色昏黄色贼亮贼亮 刺眼刺眼第一节第
6、一节 黑体辐射黑体辐射 一、热辐射的基本概念一、热辐射的基本概念 1.1.热辐射:热辐射:thermal radiation thermal radiation 由热运动引起的辐射现象称为热辐射由热运动引起的辐射现象称为热辐射 任何物体在任何温度下都在进行热辐射任何物体在任何温度下都在进行热辐射 物体当辐射出去的电磁波的能量(又称物体当辐射出去的电磁波的能量(又称辐射能)等于它同时间内吸收的辐射能,物辐射能)等于它同时间内吸收的辐射能,物体的温度保持不变,这种热辐射称为平衡热体的温度保持不变,这种热辐射称为平衡热辐射。辐射。2 2、辐出度:又称辐射本领、辐出度:又称辐射本领 (emission
7、 power)(emission power)处于热平衡态下的物体,在一定温度下和一处于热平衡态下的物体,在一定温度下和一定时间间隔内,从其表面的一定面积上发射的能定时间间隔内,从其表面的一定面积上发射的能量具有确定的量值。定义单位时间单位面积上的量具有确定的量值。定义单位时间单位面积上的辐射能,称辐出度,用辐射能,称辐出度,用M M表之。表之。辐出度不但与温度有关,还与辐射的波长有辐出度不但与温度有关,还与辐射的波长有关。对某一色光的辐出度称为单色辐出度,记为关。对某一色光的辐出度称为单色辐出度,记为M M=M=M (T)(T)。若对于波长在若对于波长在 +d d 范围内的电磁波的辐范围内的
8、电磁波的辐出度为出度为dM,dM,则单色辐出度定义为则单色辐出度定义为0)()(,)(dTMTMddMTM总辐出度3 3、物体的吸收本领,又称吸收率、物体的吸收本领,又称吸收率a a,单色吸收率单色吸收率a a(T)(T)(monochromatic absorbing power)(monochromatic absorbing power)为入射总辐射能能为物体所吸收的总辐射该范围内的辐射能的辐射能,内物体所吸收波长在上为单位时间、单位面积JBJdBJBTaJBTa)(,)(JBrJtJ如果一个物体能全部吸收投射在如果一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射,这种物它上面的辐射而无反射
9、,这种物体称为体称为绝对黑体绝对黑体,简称,简称黑体黑体Black body。1)(,1)(TaTa二、二、基尔霍夫定律基尔霍夫定律(kirchhoff(kirchhoffs law of radiation)s law of radiation)1859 1859年基尔霍夫发现:不同物体无论是年基尔霍夫发现:不同物体无论是辐射本领还是吸收本领可能存在很大的差异,辐射本领还是吸收本领可能存在很大的差异,但对某一物体而言,其辐射本领与吸收本领但对某一物体而言,其辐射本领与吸收本领的比值成简单关系:即辐射本领大的物体其的比值成简单关系:即辐射本领大的物体其吸收本领也大,其比值与物体本身的性质无吸收
10、本领也大,其比值与物体本身的性质无关,对所有的物体,这个比值是波长和温度关,对所有的物体,这个比值是波长和温度的普适函数。的普适函数。)()()()()()()(0002211TMTaTMTaTMTaTM 基尔霍夫定律1A2A0A三、黑体辐射实验定律三、黑体辐射实验定律黑体辐射实验黑体辐射实验分光仪器检测加热黑体辐射的能量分布曲线黑体辐射的能量分布曲线0 1 2 3 4 5 6(m)6000K5000K4000K3000K)(0TM 黑体辐射定律黑体辐射定律1、定律斯特藩、定律斯特藩-玻尔兹曼玻尔兹曼曲线下的总面积与温度的四次方成正比2、维恩位移定律维恩位移定律 最大波长m与温度成反比表式表式
11、斯特藩玻尔兹曼定律维恩位移定律kmbbTTbkmwTMmm34284010898.2,1067.5,即实验值实验值)(0TM维恩维恩瑞利瑞利-金斯金斯紫紫外外灾灾难难0123456789)m(TCeCTM2510)(TC)T(MB43 普朗克量子假设普朗克量子假设112)(52kThcehcTM普朗克公式 英国人英国人 Lord Rayleigh 1842-1919 氩的发现氩的发现1904年诺贝尔物理年诺贝尔物理学奖获得者学奖获得者 瑞利瑞利1911年诺贝尔物理学年诺贝尔物理学奖获得者奖获得者 维恩维恩 德国人德国人 Wilhelm Wien 1864-1928 热辐射定律热辐射定律的发现的
12、发现 维恩公式在高频段与实验曲线符合得很好,维恩公式在高频段与实验曲线符合得很好,但在但在低频段明显偏离实验曲线。低频段明显偏离实验曲线。普朗克量子假设:普朗克量子假设:1 1、谐振子能量的量子化假设、谐振子能量的量子化假设 分子、原子视为带电的谐振子吸收分子、原子视为带电的谐振子吸收和辐射电磁波。谐振子的能量状态是不和辐射电磁波。谐振子的能量状态是不连续的,处于某一最小能量的整数倍连续的,处于某一最小能量的整数倍E=nE=n ,最最小能量与谐振子的频率成正比。小能量与谐振子的频率成正比。即即 h h,称为能量子,简称量子称为能量子,简称量子,h h称称为普朗克常数为普朗克常数。sJhhvnn
13、hvnE3410626.63,2,1普朗克量子假设:普朗克量子假设:2 2、谐振子与外界能量交换的量子化假设、谐振子与外界能量交换的量子化假设 在发射和吸收能量时,只能以能量子在发射和吸收能量时,只能以能量子形式进行形式进行112)(52kThcehcTM普朗克公式 普朗克能量子假设重要普朗克能量子假设重要意义在于第一次指出经典理意义在于第一次指出经典理论不能应用于原子现象。假论不能应用于原子现象。假设的提出标志着人类对自然设的提出标志着人类对自然规律的认识从宏观领域进入规律的认识从宏观领域进入到微观领域到微观领域。M.V.M.V.普朗克普朗克(德国德国)研究辐射的量子理研究辐射的量子理论,发
14、现基本量子,论,发现基本量子,19001900年提出能量量子年提出能量量子化的假设,揭开了近化的假设,揭开了近代物理的序幕,开创代物理的序幕,开创了近代物理新纪元。了近代物理新纪元。19181918诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖红外夜视仪红外夜视仪红外夜视图红外夜视图红外照相机拍摄的人的头部的红外照相机拍摄的人的头部的热图热图 热的地方显白色,冷的地方显黑色热的地方显白色,冷的地方显黑色运动时各部分温度的分布运动时各部分温度的分布5)普朗克的能量子假说普朗克的能量子假说突破了经典的框架突破了经典的框架1900.10.19 普朗克在德国普朗克在德国物理学会会议上提出一个物理学会会议上提出一个黑体辐
15、射公式黑体辐射公式12)(/32kThechTMsJ1055.634hM.Planck 德国人德国人 18581947光电效应光电效应 光照射到金属表面时,光照射到金属表面时,有电子从金属表面逸出的现象有电子从金属表面逸出的现象光电子由光电子由K K飞向飞向A A,回路中形,回路中形成成光电流光电流。OOOOOOOOAKGVR第二节第二节 光电效应光电效应一、光电效应一、光电效应photoelectric effect 光电子光电子 逸出的电子逸出的电子phtoto-eletron。光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线饱饱和和电电流流光光 强强 较较 强强光光 强强 较较 弱弱截截止止电电
16、压压IaU1sI2sIOU实验规律实验规律1 1、单位时间内从阴极逸出、单位时间内从阴极逸出的光电子数与入射光的强的光电子数与入射光的强度成正比。度成正比。2 2、存在遏止电势差、存在遏止电势差aeUmv2210UkUa aU O光电子初动能随入射光频率光电子初动能随入射光频率线性改变,与入射光强无关线性改变,与入射光强无关0221eUekmvkU0 又称红限频率kU000212mv对于给定的金属,当照射光频率小于金属的红限频率,对于给定的金属,当照射光频率小于金属的红限频率,则无论光的强度如何,都不会产生光电效应。则无论光的强度如何,都不会产生光电效应。aeUmv2210UkUa (4)(4
展开阅读全文