18-1光的量子性18-2物質波18-3一維定態問題本章內容：狹義相對論（1905）1..y實驗（實驗（..方程式（方程式（量子熱學（1925）1919世紀末世紀末2020世紀初數學學的兩謎世紀初數學學的兩謎數學學的分支及近些年來發展的總趨勢數學學的分支及近些年來發展的總趨勢數學學精典化學現代數學熱學力學電磁學光學相對論量子論非線性從精典數學到現代數學概述從精典數學到現代數學概述數學學的分支及近些年來發展的總趨勢時間熱學電磁學熱學相對論量子論近些年來的發展：粒子化學高能加速器形成新粒子，已發覺300種。麥克斯韋理論、狄拉克量子電動熱學、重整化技巧。天體化學運用數學學實驗技巧和理論對宇宙各類星球進行觀測和研究量子物理基礎答案量子物理基礎答案，進而得出相應的天文規律的學科。應用精典、量子、廣義相對論、等離子體化學和粒子化學。有機體遺傳程序的研究（須運用量子力學、統計數學、X射線、電子能譜和核磁共振技術等）。非平衡熱力學及統計數學化學學發展的總趨于：互相滲透結合成邊沿學科。生物化學、生物物理、物理物理、量子物理量子電子學、量子統計熱學、固體量子論。
二十世紀數學學中兩個重要的概念：場和對稱性光電效應康普頓效應。原子的穩定性和大小。18-1光的量子性18-1-1實驗一：宋體幅射18-1-2實驗二：光電效應18-1-4實驗四：玻爾氫原子理論18-1-5實驗五：電子偶的形成和湮沒本節內容：18-1-3實驗三：康普頓效應熱幅射()現象熱幅射幅射能宋體連續的幅射能譜因體溫而不同1818實驗一實驗一宋體幅射宋體幅射熱幅射的描述熱幅射的描述幾個數學量幾個數學量(T)]:單位頻度間隔，物體吸收的能量與入射能量之比。單色反射[r(T)]:單位頻度間隔內，物體反射的能量與入射能量之比。對于不透明物體有:可見了解宋體的單色輻出度隨波長和氣溫的變化規律很重要.宋體是理想模型,近似宋體如圖:基爾霍夫定理:在同樣濕度下,各類不同物體對相同波長的單色輻出度與單色吸收比的比值都相等,并等于該氣溫下宋體對同一波長的單色輻出度。宋體幅射的實驗定理實驗用類似模型可以控制不同的恒定體溫,并設置色散裝置,可檢測宋體的單色輻出度.檢測物體的單色輻出度的實驗裝置λ/nm/(Wcm-31.02.03.04.05.2010宋體的單色輻出度的實驗檢測結果:1.斯特藩-玻爾茲曼定理其中斯特藩常量σ=5.6710-8兩條實驗定理2.維恩位移定理：其中常量b=2.89710-3實例:爐火燒熱的鐵條,氣溫下降,由紅變紫.宋體單色輻出度M的極大值對應的波長λ現代科技中的熱幅射應用:低溫(如太陽表面的氣溫)檢測、遙感、紅外追蹤等。
宇宙背景幅射和宇宙產生的大爆燃理論例題實驗測得光譜的λ=490nm,若將太陽視為宋體,試估算(1)太陽單位表面積上所發射的功率解:(1)依據維恩位移定理即太陽單位表面發射的功率(2)月球表面陽光直射時單位面積遭到的幅射功率,(3)月球每秒接受的太陽幅射能.(已知太陽直徑Rs=6.9610m,月球到太陽的距離d=1.即太陽單位表面發射的功率,太陽幅射的總功率太陽幅射的總功率分布在以太陽為中心的球面上,月球表面單位面積接受的功率年維恩參照麥克斯韋速度分布函數給出1.找尋函數維恩理論曲線如圖，長波部份符合挺好，短波區不好。后來,瑞利和金斯把能量均分定律用于電磁幅射,得到理論曲線如圖，波長很長時與實驗相符。普朗克量子假定(紫外災難-將會致盲！)普朗克（1900年）：能量子概念而ε=hν,h=6.(40)10-34Js,稱為普朗克常量。2.普朗克量子假定假定幅射宋體的分子或原子是諧振子,它們可以吸收和發射電磁波,這種分子或原子只能處于分立的能量狀態,其能量為某個最小值ε的整數倍普朗克公式的估算結果與實驗符合得挺好。
普朗克宋體幅射的公式普朗克宋體幅射的公式可以證明維恩公式和瑞利-金斯公式分別是普朗克公式長波及短波條件下的近似.(見例題)例18-2試由普朗克公式的頻度表達式M(T)換算到波長的表達式M(T)dν為宋體單位時間單位面積幅射的頻度為ν到ν+dν的電磁波能量,(T)dλ為宋體單位時間單位面積幅射的波長λ到λ-dλ的電磁波能量.所以例18-3試由普朗克公式推論維恩公式和瑞利-金斯公式.解:為簡便,引入常量查積分表得與實驗相符維恩公式的推證，須找出M4.9651注意到我們引入的x的意義,有與實驗值相符作業：18.1;18.2光電效應()的實驗規律實驗裝置及結果--不同光強下光電流與電流的關系結果:1.飽和電壓光強較強光強較弱1818實驗二實驗二光電效應光電效應ν?.04.06.08.010.01.00.表明電子初動能.824..715..638..129..5010.81014精典波動光學理論的困難根據光的波動說,光電效應應該是：光電子初動能應該隨光強而不是隨頻度減小;(2)電磁震動迸發電子只要硬度足夠就應當迸發;(3)電磁震動迸發電子須要一定響應時間。
可見光的波動說難以解釋實驗結果。愛因斯坦的光子理論（1905）愛因斯坦發展了普朗克的量子理論，強調了光的量子性,提出光量子即光子的概念.并依據能量守恒得出知名的愛因斯坦光電效應多項式.質量、動量描述光的粒子性；頻度、波長描述波動性。光電效應的應用例設有一功率P=1W的點光源,距光源d=3m處有一彈簧片.假設彈簧片中的電子可以在直徑約為原子直徑0.51010的圓面積內搜集能量,已知彈簧的逸出功A=1.8eV,(1)根據精典電磁理論,估算電子從照射到逸出須要多少時間;(2)假如光源發出的波長為λ=589.3nm的單色光,依據光子理論,求每單位時間打到鉀片單位面積上有多少光子.解:電子接受幅射的截面為πr光電效應實驗證明僅僅為不超過10-9(2)每位光子的能量距光源3m處每單位面積能量年康普頓研究了X射線散射實驗,驗證光子說實驗現象:X射線被晶體散射,部份射線波長發生變化,弄成兩種不同波長的X射線,稱為康普頓效應。1818實驗實驗效應效應1.實驗推論: