18-1光的量子性18-2物质波18-3一维定态问题本章内容：狭义相对论（1905）1..y实验（实验（..方程式（方程式（量子热学（1925）1919世纪末世纪末2020世纪初数学学的两谜世纪初数学学的两谜数学学的分支及近些年来发展的总趋势数学学的分支及近些年来发展的总趋势数学学精典化学现代数学热学力学电磁学光学相对论量子论非线性从精典数学到现代数学概述从精典数学到现代数学概述数学学的分支及近些年来发展的总趋势时间热学电磁学热学相对论量子论近些年来的发展：粒子化学高能加速器形成新粒子，已发觉300种。麦克斯韦理论、狄拉克量子电动热学、重整化技巧。天体化学运用数学学实验技巧和理论对宇宙各类星球进行观测和研究量子物理基础答案量子物理基础答案，进而得出相应的天文规律的学科。应用精典、量子、广义相对论、等离子体化学和粒子化学。有机体遗传程序的研究（须运用量子力学、统计数学、X射线、电子能谱和核磁共振技术等）。非平衡热力学及统计数学化学学发展的总趋于：互相渗透结合成边沿学科。生物化学、生物物理、物理物理、量子物理量子电子学、量子统计热学、固体量子论。
二十世纪数学学中两个重要的概念：场和对称性光电效应康普顿效应。原子的稳定性和大小。18-1光的量子性18-1-1实验一：宋体幅射18-1-2实验二：光电效应18-1-4实验四：玻尔氢原子理论18-1-5实验五：电子偶的形成和湮没本节内容：18-1-3实验三：康普顿效应热幅射()现象热幅射幅射能宋体连续的幅射能谱因体温而不同1818实验一实验一宋体幅射宋体幅射热幅射的描述热幅射的描述几个数学量几个数学量(T)]:单位频度间隔，物体吸收的能量与入射能量之比。单色反射[r(T)]:单位频度间隔内，物体反射的能量与入射能量之比。对于不透明物体有:可见了解宋体的单色辐出度随波长和气温的变化规律很重要.宋体是理想模型,近似宋体如图:基尔霍夫定理:在同样湿度下,各类不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比的比值都相等,并等于该气温下宋体对同一波长的单色辐出度。宋体幅射的实验定理实验用类似模型可以控制不同的恒定体温,并设置色散装置,可检测宋体的单色辐出度.检测物体的单色辐出度的实验装置λ/nm/(Wcm-31.02.03.04.05.2010宋体的单色辐出度的实验检测结果:1.斯特藩-玻尔兹曼定理其中斯特藩常量σ=5.6710-8两条实验定理2.维恩位移定理：其中常量b=2.89710-3实例:炉火烧热的铁条,气温下降,由红变紫.宋体单色辐出度M的极大值对应的波长λ现代科技中的热幅射应用:低温(如太阳表面的气温)检测、遥感、红外追踪等。
宇宙背景幅射和宇宙产生的大爆燃理论例题实验测得光谱的λ=490nm,若将太阳视为宋体,试估算(1)太阳单位表面积上所发射的功率解:(1)依据维恩位移定理即太阳单位表面发射的功率(2)月球表面阳光直射时单位面积遭到的幅射功率,(3)月球每秒接受的太阳幅射能.(已知太阳直径Rs=6.9610m,月球到太阳的距离d=1.即太阳单位表面发射的功率,太阳幅射的总功率太阳幅射的总功率分布在以太阳为中心的球面上,月球表面单位面积接受的功率年维恩参照麦克斯韦速度分布函数给出1.找寻函数维恩理论曲线如图，长波部份符合挺好，短波区不好。后来,瑞利和金斯把能量均分定律用于电磁幅射,得到理论曲线如图，波长很长时与实验相符。普朗克量子假定(紫外灾难-将会致盲！)普朗克（1900年）：能量子概念而ε=hν,h=6.(40)10-34Js,称为普朗克常量。2.普朗克量子假定假定幅射宋体的分子或原子是谐振子,它们可以吸收和发射电磁波,这种分子或原子只能处于分立的能量状态,其能量为某个最小值ε的整数倍普朗克公式的估算结果与实验符合得挺好。
普朗克宋体幅射的公式普朗克宋体幅射的公式可以证明维恩公式和瑞利-金斯公式分别是普朗克公式长波及短波条件下的近似.(见例题)例18-2试由普朗克公式的频度表达式M(T)换算到波长的表达式M(T)dν为宋体单位时间单位面积幅射的频度为ν到ν+dν的电磁波能量,(T)dλ为宋体单位时间单位面积幅射的波长λ到λ-dλ的电磁波能量.所以例18-3试由普朗克公式推论维恩公式和瑞利-金斯公式.解:为简便,引入常量查积分表得与实验相符维恩公式的推证，须找出M4.9651注意到我们引入的x的意义,有与实验值相符作业：18.1;18.2光电效应()的实验规律实验装置及结果--不同光强下光电流与电流的关系结果:1.饱和电压光强较强光强较弱1818实验二实验二光电效应光电效应ν⁄.04.06.08.010.01.00.表明电子初动能.824..715..638..129..5010.81014精典波动光学理论的困难根据光的波动说,光电效应应该是：光电子初动能应该随光强而不是随频度减小;(2)电磁震动迸发电子只要硬度足够就应当迸发;(3)电磁震动迸发电子须要一定响应时间。
可见光的波动说难以解释实验结果。爱因斯坦的光子理论（1905）爱因斯坦发展了普朗克的量子理论，强调了光的量子性,提出光量子即光子的概念.并依据能量守恒得出知名的爱因斯坦光电效应多项式.质量、动量描述光的粒子性；频度、波长描述波动性。光电效应的应用例设有一功率P=1W的点光源,距光源d=3m处有一弹簧片.假设弹簧片中的电子可以在直径约为原子直径0.51010的圆面积内搜集能量,已知弹簧的逸出功A=1.8eV,(1)根据精典电磁理论,估算电子从照射到逸出须要多少时间;(2)假如光源发出的波长为λ=589.3nm的单色光,依据光子理论,求每单位时间打到钾片单位面积上有多少光子.解:电子接受幅射的截面为πr光电效应实验证明仅仅为不超过10-9(2)每位光子的能量距光源3m处每单位面积能量年康普顿研究了X射线散射实验,验证光子说实验现象:X射线被晶体散射,部份射线波长发生变化,弄成两种不同波长的X射线,称为康普顿效应。1818实验实验效应效应1.实验推论: