文档介绍：关于早期量子论和量子力学的准备
第一张，共三十九张，创建于2022年，星期六
19世纪末，经典物理学已发展到顶峰。
▲ 牛顿力学 → 1846发现海王星
▲ 电磁学 ←→ 光的电磁性←→光学
透镜
加热器
黑体辐射的实验研究
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黑体辐射的基本规律
1）斯特藩——玻耳兹曼定律
斯特藩常数
2）维恩位移定律
黑体辐射出的光谱中辐射最强的波长 m 与黑体温度 T 之间满足关系
维恩常数
或
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瑞利- 金斯线
为解释黑体辐射规律，1900年瑞利和金斯用能量均分定理和电磁理论导出一个公式：
黑体辐射的瑞利—金斯公式 经典物理的困难
该公式只适用于长波段, 而在短波段（紫外区）与实验不符。
----紫外灾难
普朗克线
普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式
普朗克常数
维恩线
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普朗克常数
--- h 是一个普适常数
普朗克能量子假定： 振子的能量不连续。
E = n ， n = 1, 2 , 3...
= h
--- 能量子
基本物理思想：
辐射黑体中的分子、原子可看作线性谐振子
振动时向外辐射能量（也可吸收能量）
物体发射或吸收电磁辐射时
交换能量的最小单位是“能量子”
= h
二、普朗克量子假设：
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普朗克的思想是完全背离经典物理，受到当时许多人的怀疑和反对，包括当时的物理学泰斗---洛仑兹。乃至当时普朗克自已也想以某种方式来消除
这一关系式。他写道：
我试图将 h 纳入经典理论的范围，但这样的尝试都失败了，这个量非常顽固，后来他又说：
普朗克的能量子假说导致了量子力学的产生，普朗克也成为量子力学的奠基人，于1918年获得诺贝尔奖。1900年12月14日成为量子物理的诞生日
在好几年内我花费了很大的劳动，徒劳地去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。但我从这种深入剖析中也获得了极大的好处，我终于确切地知道能量子 将在物理中发挥出巨大作用。
1900年12月14日普朗克在德国物理学会的例会上以题为“关于正常谱中能量分布定律的理论”条理清晰地推导和论证了他得到的黑体辐射公式。
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光电效应
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实验装置：
GD为光电管，光通过石英窗口照射阴极K，光电子从阴极表面逸出。
光电子在电场加速下向
阳极A 运动，形成光电流。
实验规律如下：
A
R
i
V
A
K
GD
I
光电效应——光照射某些金属时能从表面释放出电子的效应。产生的电子称为光电子。
改变A，K几间的电势差VAK，可测的光电流I 随VAK的变化关系(伏安特性曲线)
一、光电效应的实验规律
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1. 光电流和入射光强度关系
入射光频率一定时，饱和光电流强度 im与入射光强度成正比。
伏安特性曲线
2. 光电子的初动能和入射光频率的关系
与频率 有关，
存在红限频率
Va
0
Cs
Na
Ca
截止电压Va与光强 I 无关,
K…常数；V0与材料有关。
3. 光电效应和时间的关系
光电转换时间极短 <10-9s(即使光非常非常弱)。
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1 .光辐射是由在真空中以速率 c 传播的光量子组成的粒子流
每个光量子的能量与辐射频率 的关系为
2. 爱因斯坦方程
为电子逸出功， 为光电子的最大初动能。
实验规律：
经典电磁理论：
光波能量只与光强和振幅有关，与频率无关，
不能解释截止频率，
不能解释瞬时性。
二、经典理论的困难
三、爱因斯坦的光量子假设
N为单位时间垂直通过单位面积的光子数
第二十张