高中物理竞赛辅导有关量子初步知识_基本粒子.pdf
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1、个人资料整理仅限学习使用 有关量子的初步知识 3. 1、初期量子理论 20 世纪之初,物理学家为解释一些经典物理所不能解释的实验规律,提出了量子理论。量 子理论经过进一步发展,形成了量子力学,使量子力学成为近代物理学的两大支柱之一。 311、3 1 1、普朗克量子论 一切物体都发射并吸收电磁波。物体发射电磁波又称热辐射,温度越高,辐射的能量越 多,辐射中短波成份比例越大。完全吸收电磁辐射的物体发射电磁辐射的本领也最强,称这种 理想的物体为黑体。研究黑体辐射电磁波长的能量与黑体温度以及电磁波波长的关系,从实验 上得出了著名的黑体辐射定律。 假设电磁辐射是组成黑体的谐振子所发出,按照经典理论,谐振
2、子的能量可以连续地变 化,电磁波的能量也是可以连续变化的,但是理论结果与实验定律相矛盾。1900 年,德国物理 学家普朗克提出了量子理论:黑体中的振子具有的能量是不连续的,从而,他们发射或吸收的 电磁波的能量也是不连续的。如果发射或吸收的电磁辐射的频率为v,则发射或吸收的辐射能 量只能是hv 的整倍数,h为一普适常量,称为普朗克常量,普朗克的量子理论成功地解释了黑 体辐射定律,这种能量不连续变化的概念,是对经典物理概念的革命,普朗克的理论预示着物 理观念上革命的开端。 3 1 2、爱因斯坦光子理论 因为电磁波理论也不能解释光电效应,在普朗克量子论 的基础上,爱因斯坦于1905 年提出了光子概念
3、。他认为光 的传播能量也是不连续的,而是一份一份的,每一份能量称 为一个光子,即光是由光子组成的,频率为v 光的光子能量 等于 hv,h 为普朗克常量。光子理论圆满地解释了光电效 应。人们对光本性的认识前进了一步:光具有波粒二象性。 在经典物理中,波是连续的,粒子是分立的,二者不相容。 所以,不能把光看作经典物理中的波,也不能把光看作经典 物理中的粒子。故此,有了爱因斯坦光电方程: whmv2 2 1 W 为逸出功, 为光子频率, m 为光电子质量。 3、 1、3 电子及其他粒子的波动性 我们已经了解到,玻尔把普朗克的量子论和爱因斯坦的 光子理论,应用到原子系统上,于1913 年提出了原子理
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