Chap.7QuantizationofLight主要内容7.1光速的测定光的相速度和群速度一、实验室方法二、激光测速法、长度单位“米”的定义三、光的相速度和群速度相速：严格的单色波（有单一确定值）所特有的一种速度.⒊群速度波群向前传播的速度。⒋瑞利公式：7.2经典辐射定律一、热辐射基尔霍夫定律⒉单色辐出度M(,T)：从物体表面单位面积发出的、频率在附近的单位频率间隔内的辐射功率。即：W/(m2.Hz)⒊辐出度M0(T):从物体表面单位面积上发出的各种频率的总辐射功率。——只是温度的函数⒋吸收比A(，T):A(，T)=dw׳׳/dWdw׳׳：物体单位面积上所吸收的辐射能量，dW：照射到物体单位面积上的辐射能。0≤A(，T)≤1⒌基尔霍夫定律（1859）：——只与频率和温度T有关，而与物体性质无关的普适函数。二、黑体Ab（,T）=1,黑体；Ab（,T）=0，白体；0﹤Ab（,T）﹤1，灰体。三、黑体的经典辐射定律及其困难3.瑞利—金斯定律(1900)：7.3普朗克辐射公式能量子一、普朗克假设普朗克还认为能量子的能量必须与频率成正比，即E0＝h，h是一个与频率无关、也与辐射性质无关的普适常量，叫做普朗克常量。h=6.626176×10-34J·s。二.普朗克黑体辐射公式21三、讨论⒊普朗克公式还包含了斯忒藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律；它不仅可以推导出这两个定律的形式，还可从h、k、c→、b；or:、b→h、k、c.⒋玻色-爱因斯坦量子统计比这更完善。7.4光电效应实验规律：①饱和电流Im的大小与入射光的强度成正比。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关，频率越高，光电流的能量就越大。③入射光频率低于0的光，无论光的强度如何，照射时间多久，都没有光电子发射。④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的。二、光电效应与波动理论的矛盾7.5爱因斯坦的量子解释一.爱因斯坦的光子假设及其光电方程2.爱因斯坦光电效应方程：其中是光电子的动能；W为脱出功，是光电子逸出金属表面所需要的最小能量。该方程1916年被密立根的实验所证实，为此，爱因斯坦获得1921年度、密立根获得1923年度的诺贝尔物理学奖。二.对光电效应的量子解释⒊如果入射光的频率过低，以致h<W，那么电子根本就不可能脱离金属表面。即使入射光很强，也就是这种频率的光子数很多，但仍不会产生光电效应。只有当入射光的频率>0=W/h时，电子才能脱离金属，这个极限频率0=W/h所对应的波长称为光电效应的红限。不同的物质有不同的红限。⒋因为金属中的电子能够一次全部吸收入射的光子，因此光电效应的产生无需积累能量的时间。至于饱和电流与入射光强度成正比的关系是因为光通量φ取决于单位时间内通过给定面积的光子数N，即Φ=Nh入射光的强度越强，N就越大，因而能飞离金属表面的电子数n也越多，从而饱和电流就越大。三.遏止电压与入射光频率的关系四.光子的质量和动量五.光压设单色电磁波的强度I是Nh，其中N是单位时间内通过单位面积的光子数。7.6康普顿效应三.理论计算：这种理论计算和实验结果符合的意义在于：一方面证实了光子理论的正确，另一方面证实了能量守恒和动量守恒定律也适用于微观领域。为此，康普顿获得了1927年度诺贝尔物理学奖。四.康普顿波长：其物理意义是：入射光子的能量与电子的静止能量相等时()所对应的光子的波长；或者理解为散射角=/2时的康普顿位移。五.光电效应与康普顿效应的关系：详见：尹国盛《河大学报》自然科学版.1991.NO.3P67.7德布罗意波2.实验验证：1927年戴维孙-革末的电子衍射实验证实了德布罗意的假设。（G.P.汤姆孙）①当加速电压V＝150V时，＝1Å与X射线同量级；②满足布拉格公式：2dsin0＝j；③得到了衍射图样。此后，埃斯特曼等人对He原子、H2分子等也做了成功的实验.7.8波粒二象性习题讨论课（六）①朗伯定律：②比尔定律；③瑞利定律：I=f()-4晴朗的天空呈浅蓝色、清晨日出和傍晚日落太阳呈红色，白昼的天空是亮的、云雾呈白色等。④棱镜色散：)⑤柯西方程：⑥孔脱定律：反常色散总是与光的吸收有密切联系。二、光的相速度和群速度⒈相速度：⒉群速度：⒊瑞利公式：三、黑体的经典辐射定律⒈斯忒藩—玻尔兹曼定律：2.维恩位移定律：3.瑞利—金斯定律：四、普朗克假设五、爱因斯坦的光子假设及其光电方程六、康普顿效应：k=七、德布罗意波：⒈光的波粒两象性：E⒉实物粒子的波粒二象性：⒊电子衍射实验：八、波粒二象性：一切物质（包括实物和场）都具有波