大学物理课件8光的量子性.ppt.ppt

1、大学物理课件8光的量子性18.1 热辐射和普朗克能量子学说热辐射和普朗克能量子学说一、一、 热辐射热辐射（heat radiation）当物体辐射能量当物体辐射能量等于等于它同时间内吸收的辐射能它同时间内吸收的辐射能时，物体温度保持时，物体温度保持不变不变，称为，称为平衡热辐射平衡热辐射。 物体在一定时间内辐射能量多少和辐射能按物体在一定时间内辐射能量多少和辐射能按波长分布波长分布与与温度相关温度相关的电磁辐射称为的电磁辐射称为热辐射。热辐射。 温度温度 发射的能量发射的能量 电磁波的短波成分电磁波的短波成分 高温物体发出的是高温物体发出的是紫外光；紫外光； 炽热物体发出的是炽热物体发出的是可

2、见光可见光; ; 低温物体发出的是低温物体发出的是红外光；红外光； 1. 1. 基本概念基本概念注注意意2. 辐射度量辐射度量11光谱辐出度光谱辐出度 (spectral radiant excitance)单位时间内单位时间内, ,从物体单位从物体单位出射度出射度用用M(,T)表示表示.。 d)(d),(TWTM Wd)d(单位时间单位时间 T单位面积单位面积相关因素相关因素：T、物质种类物质种类表面情况表面情况激光激光 , 日光灯发光不是热辐射日光灯发光不是热辐射限于平衡热辐射的讨论。限于平衡热辐射的讨论。表面发出波长表面发出波长在在附近附近单位波长间隔内单位波长间隔内的电磁波的能量的电磁

3、波的能量 , ,称为称为光谱辐射光谱辐射 不同温度下辐射能按波长分布。由不同温度下辐射能按波长分布。由M(,T)分布可确定物体的温度。分布可确定物体的温度。22辐出度辐出度(radiant excitance)单位时间内单位时间内, ,从物体单位表面发出从物体单位表面发出所有波长所有波长的电磁波的能量的电磁波的能量 , ,称为称为辐出度辐出度，用用M(T)表示。表示。0),()( dTMTM单位：单位：W/m2二、黑体及辐射规律二、黑体及辐射规律1.黑体黑体（Black-body ）完全吸收各种波长电磁波而无反射的物体完全吸收各种波长电磁波而无反射的物体33吸收比与反射比吸收比与反射比 物体单

4、位表面吸收或反射能量与入射能量比物体单位表面吸收或反射能量与入射能量比值称为值称为吸收比吸收比 ( (,T) )或或反射比反射比 ( (,T).).1),(),(TT M0( (,T) )最大最大, , 且且只与温度有关而和材料及只与温度有关而和材料及表面状态无关。表面状态无关。 维恩设计的黑体维恩设计的黑体空腔开口面空腔开口面2.2.黑体辐射的基本规律黑体辐射的基本规律实验规律实验规律!（如图）（如图）A.A.黑体辐射谱黑体辐射谱曲线与横轴围的面积就曲线与横轴围的面积就是是Mo(T),(),(),(0TMTTM 基尔霍夫辐射定律基尔霍夫辐射定律),(0TM K1700K1500K1100ob

5、Tm Km10898. 23 bB.B.维恩位移定律维恩位移定律( (Wien displacement law) ) 若视太阳为黑体，测得若视太阳为黑体，测得 定出：定出： T表面表面 = 5700K， nm510 m 18791879年斯特藩从实验上总结而得年斯特藩从实验上总结而得18841884年玻耳兹曼从理论上证明年玻耳兹曼从理论上证明C.C.斯特藩斯特藩- -玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律M0(T)= T 4 = 5.67 10-8 W/m2K4斯特藩斯特藩玻耳兹曼常量玻耳兹曼常量18931893年由理论推导而得，年由理论推导而得，1911年获得诺贝尔物理学奖年获得诺贝尔物理学奖),(0T

6、M K1700K1500K1100o1.经典物理学遇到的困难经典物理学遇到的困难问题：问题：如何从理论上找到符合实验的函数式如何从理论上找到符合实验的函数式?著名公式之一：著名公式之一： 维恩公式（维恩公式（1896年）年）从热力学理论及实验数据的分析而得。从热力学理论及实验数据的分析而得。C1 , ,C2 为常数为常数著名公式之二著名公式之二： 瑞利瑞利- -金斯公式（金斯公式（19001900年）年）1231038. 1KJk从经典电动力学和统计物理学理论推从经典电动力学和统计物理学理论推 导而得。导而得。40kTC2Te ),(TCeCTe 2510),( 短波部分完全不符短波部分完全不

7、符 长波部分出现偏差长波部分出现偏差 ( 10 -6 m ) 由经典理论导出的由经典理论导出的 M (T) 公式都与实验公式都与实验结果不符合！结果不符合！物理学晴朗天空中的一朵乌云物理学晴朗天空中的一朵乌云!“紫外灾难紫外灾难”2. 普朗克量子假说普朗克量子假说这个能量正比于振子频率这个能量正比于振子频率 ，并且只能是最小能并且只能是最小能量单元量单元e e 0 0 h （能量子）的能量子）的整数倍整数倍。即振子能量为：即振子能量为：En = nh 112),(520kThcehcTe 与实验曲线符合得很好与实验曲线符合得很好sJ. 3410636h 普朗克常数普朗克常数(Planck co

8、nstant) )1o 极端情况下过渡为维恩、金斯公式极端情况下过渡为维恩、金斯公式当波长很短，温度较低时当波长很短，温度较低时1)/(kThc 令：令：维恩公式维恩公式当波长很长，温度较高时当波长很长，温度较高时金斯公式金斯公式2o对对Mo( (,T) )求导求导和和积分积分，可以给出维恩位移定，可以给出维恩位移定 律和玻尔兹曼定律。律和玻尔兹曼定律。1e1hC2TekThc520 ),(kThcehcTM 12),(520khcChcC221,2 TCeCTe 2510),(1)/(kThc 2)(211kThckThcekThc TckTM402),( 3o 注意经典与量子能量观点的关系

9、注意经典与量子能量观点的关系经典经典能量分布能量分布量子量子 为什么在宏观世界中为什么在宏观世界中, 观察不观察不到能量分离的现象到能量分离的现象?连续连续不连续不连续例：例：质量为质量为 m=1g、振幅振幅 A=1mm、劲度系数劲度系数 k=0.1N/m弹簧振子的频率是弹簧振子的频率是1s591 .2683321021051005. 121kAhEE 现在可实现分辨率为：现在可实现分辨率为：1610 EE所以宏观的能量变化看起来都是连续的。所以宏观的能量变化看起来都是连续的。赫兹在赫兹在18871887年发现年发现 光照射某些金属时能从表面释放出电子的效光照射某些金属时能从表面释放出电子的效

10、应。这时产生的电子称为应。这时产生的电子称为光电子光电子。2.实验规律实验规律装置：装置：如图所示如图所示规律：规律：观察现象得出观察现象得出勒纳德才证明带电粒子勒纳德才证明带电粒子是电子。是电子。18.2 光电效应和爱因斯坦光子假说光电效应和爱因斯坦光子假说II1I2UaIm2Im1(1)(1)饱和光电流饱和光电流I Im m光照射阴极光照射阴极 K，光电子从阴极光电子从阴极表面逸出。向阳极表面逸出。向阳极 A 运动，形运动，形成光电流。成光电流。 入射光一定，两极电压达到一入射光一定，两极电压达到一定数值后，光电流的定数值后，光电流的稳定值稳定值。 饱和光电流与阴极逸出电子饱和光电流与阴极

11、逸出电子数数N之间有如下关系之间有如下关系NeIm与入射光强度成正比。与入射光强度成正比。(2)(2)截止电压截止电压U Ua a使光电流为零所需加的使光电流为零所需加的反向电压，反向电压，满足满足amUem221 截止电压截止电压 Ua 与与 入射光入射光频率频率 呈线性关系呈线性关系其中其中: K 是一个是一个普适常数普适常数， Uo 与材料有关。与材料有关。0UKUa 光电子初动能与入射光强无关。光电子初动能与入射光强无关。(3)(3)截止频率截止频率o o 对于给定材料，存在一个极限频率对于给定材料，存在一个极限频率o, 时，时，无论入射光多强，不产生光电效应。无论入射光多强，不产生光

12、电效应。(4)(4)响应时间很短响应时间很短光不仅在吸收、辐射时是以能量子的微粒形光不仅在吸收、辐射时是以能量子的微粒形式出现，而且在传播中也是以光速运动的微粒，式出现，而且在传播中也是以光速运动的微粒，称为称为光量子光量子，简称，简称光子光子。光子的物理量为。光子的物理量为2.2.光电效应方程光电效应方程( (photoelectric effect equation) )mWmhm 221 Wm 为逸出功为逸出功二、经典理论的困难二、经典理论的困难光的波动学说光的波动学说不能不能解释光电效应。解释光电效应。1.光子光子( (photon) ) hE 2/chm /hp 依据能量守恒得到：依

13、据能量守恒得到：电子是一次性吸收光子能量，不需要积累能电子是一次性吸收光子能量，不需要积累能 量的时间。量的时间。3.对实验规律的解释对实验规律的解释光强与入射光子数成正比，光电流与电子数光强与入射光子数成正比，光电流与电子数成正比，即成正比，即光电流与光强成正比光电流与光强成正比。由爱因斯坦光电效应方程，初动能随频率线由爱因斯坦光电效应方程，初动能随频率线 性增加，与光强无关。性增加，与光强无关。当当 Wm/h = 0 时，不产生光电效应。时，不产生光电效应。综合综合mWmhm 221 18.3 康普顿效应康普顿效应（Compton effect）一、一、实验规律实验规律 x光通过不均匀物质

14、时，有些散射线的波长光通过不均匀物质时，有些散射线的波长 增大的散射现象。增大的散射现象。装置如图装置如图规律如下：规律如下： 光阑光阑X X射线管射线管探探测测器器X X 射线射线谱仪谱仪晶体晶体 0散射散射 石墨体石墨体(散射物质散射物质)j j 0 散射线为两种：散射线为两种： 随散射角随散射角j j 增加而增加而 增加，与散射物质无关。增加，与散射物质无关。 变线的强度随原子序数增加而减小。变线的强度随原子序数增加而减小。1927年获诺年获诺贝尔奖。贝尔奖。二、康普顿效应的理论解释二、康普顿效应的理论解释 按经典理论，原子中电子受照射光作用，做按经典理论，原子中电子受照射光作用，做强迫

15、振动，不存在变线散射光强迫振动，不存在变线散射光 矛盾矛盾。 x 射线光子与射线光子与“静止静止”的的“自由电子自由电子”弹性碰弹性碰撞撞 碰撞过程中能量与动量守恒碰撞过程中能量与动量守恒碰碰撞撞光子把部分能光子把部分能量传给电子量传给电子 光子的光子的能量能量 散射散射X射线的射线的频率频率 ，波长波长 外层电子束缚能外层电子束缚能eVeV104x 射线光子射线光子定量分析定量分析2200mchcmh 能量守恒：能量守恒：e000 nchP nchP vm j jm0 j j coscos0mchch j j sinsin0mch2201cmm 00 cc康普顿散射公式康普顿散射公式m100

16、2430Cmh10oc. 称为称为康普顿波长康普顿波长3. 康普顿散射实验的意义康普顿散射实验的意义支持了支持了“光量子光量子”概念，进一步证实概念，进一步证实了了首次实验证实了爱因斯坦提出的首次实验证实了爱因斯坦提出的“光量子具有光量子具有动动 量量”的假设的假设证实了证实了在微观的单个碰撞事件中，动量和能量在微观的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的守恒定律仍然是成立的P = E/c = h /c = h/ e e = h 。1o光子与束缚很紧的电子发生碰撞光子与束缚很紧的电子发生碰撞相当于光子和整个原子碰撞相当于光子和整个原子碰撞,原子质量大；原子质量大；散射光子的能量散射光子

17、的能量(波长波长)几乎不改变几乎不改变2o可见光光子能量不够大，原子内可见光光子能量不够大，原子内电子不能视电子不能视 为自由，为自由，不能产生康普顿效应。不能产生康普顿效应。 康普顿康普顿（A. H.Compton)美国人美国人(1892-1962） 原子光谱原子光谱是原子发射光的是原子发射光的强度随波长的分布强度随波长的分布，是研究是研究原子结构原子结构的基本方法。的基本方法。A即由此得来。即由此得来。红红蓝蓝紫紫6562.84340.54861.3。1853年瑞典人年瑞典人埃格斯特朗埃格斯特朗（A.J.Angstrom）测得氢可见光光谱谱线，测得氢可见光光谱谱线， 1885年，年， 观测

18、到的氢原子光谱线已有观测到的氢原子光谱线已有14条条巴耳末巴耳末（J.J.Balmer）公式（可见光波段）公式（可见光波段） , 5 , 4 , 3,)121(4122nnB 波数波数18.4 )11(22nmR R=1.0967758 107m-1（现代值）现代值）B = 3645.6（经验常数）经验常数） ,321m ,3m2m1mn里德伯常数里德伯常数B4R/ 里德伯里德伯（J.R.Rydberg）公式公式(全波段）全波段）1010m m1,2,3,4,5的谱系分别称为的谱系分别称为赖曼系赖曼系、巴耳末巴耳末系系、帕邢系帕邢系、布喇开系布喇开系和和普芳德系普芳德系。10 原子光谱是分立的

19、线状光谱；原子光谱是分立的线状光谱；20 谱线间相关，构成线系，可用经验公式表示；谱线间相关，构成线系，可用经验公式表示；30 谱线的波数可以用两个谱线的波数可以用两个光谱项光谱项之差表示：之差表示：)()(nTmT 并合原则并合原则连续连续赖曼系赖曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系二、玻尔的原子理论二、玻尔的原子理论hEEmn 量量子子数数 ,21nn2hnL（1）卢瑟福原子核式模型）卢瑟福原子核式模型（2）普朗克、爱因斯坦量子化）普朗克、爱因斯坦量子化1. 玻尔氢原子理论的基础玻尔氢原子理论的基础问题问题: 电子作圆周运动要辐电子作圆周运动要辐 射能量射能量, 原子不稳定。原子不稳定。 e

20、eh 2. 玻尔氢原子理论的基础玻尔氢原子理论的基础r r2 2 e emre20243.对氢原子的计算对氢原子的计算氢原子所服从的方程氢原子所服从的方程nrmL remE022421 e e 牛顿二定律牛顿二定律角动量量子化角动量量子化动能势能（零点在动能势能（零点在）由此得到量子化的物理量：由此得到量子化的物理量：2202mehnrn e emr10110529. 012rn对对n=1时时+e-ernvnEnmmpnnreE028 e e222408hnmee e分立能级分立能级时时1neV6 .131EeV16 .132nEn基态能级基态能级时时2n 激发态能级激发态能级 11)4(42

21、23204nmmehEEmn e e 11)4(4223204nmcmec e e 173204m100973731. 1)4(4 e e meREnEm 126 534赖曼系赖曼系（紫外区）（紫外区）巴耳末系巴耳末系( (可见区可见区) )帕邢系帕邢系布喇开系布喇开系氢原子能级图氢原子能级图-13.6eV-3.39eV-1.81eV-0.85eVEnl主量子数主量子数 n121EnEn eVn26 .13 由能级算出由能级算出的光谱线频的光谱线频率和实验结率和实验结果完全一致果完全一致一、德布罗意波（一、德布罗意波（de Broglie wave) ) 2.物质波对玻尔理论解释物质波对玻尔理

22、论解释hmcE2 hmP 问题问题提出提出光光( (波波) )具有粒子性具有粒子性 实物粒子具有波动性吗实物粒子具有波动性吗? ?1.德布罗意假设德布罗意假设( (de Broglie hypothesis ) )此波称为此波称为物质波物质波，相应波长称为，相应波长称为德布罗意波长德布罗意波长。18.5 2hnrpL Phnnr 2电子轨道周长与德布罗意波长有如下关系电子轨道周长与德布罗意波长有如下关系（轨道角动量量子化条件）（轨道角动量量子化条件）二、电子衍射实验二、电子衍射实验戴维逊戴维逊/革末革末单晶衍射单晶衍射Ur j jndsin2U2512d2.sin ）（ceUm2120 oAU

23、eUmhmh25.12200 理论解释理论解释经典理论：经典理论：电子是电子是粒子粒子，U则入射电子流则入射电子流强度强度反射电子流反射电子流强度强度，无起伏现象。无起伏现象。量子理论：量子理论： 电子是电子是波动波动，则入射电子波波长是则入射电子波波长是只有满足上式的电压只有满足上式的电压U，电流强度电流强度 I 才有极大值，才有极大值，这个结果与实验结论一致。这个结果与实验结论一致。 实实验验原原理理汤姆逊多晶衍射实验汤姆逊多晶衍射实验： 德布罗意获德布罗意获1929年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖 戴维逊、汤姆逊共获戴维逊、汤姆逊共获1937年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖(1) (1) 粒子性

24、粒子性“原子性原子性”或或“整体性整体性”不是经典的粒子不是经典的粒子, ,抛弃了抛弃了“轨道轨道”概概念念(2) (2) 波动性波动性具有弥散性、可叠加性、干涉、衍射、偏振具有弥散性、可叠加性、干涉、衍射、偏振具有频率和波矢具有频率和波矢不是经典的波不是经典的波 不代表实在的物理量的波动不代表实在的物理量的波动底片上出现一个一个的点子底片上出现一个一个的点子具有具有粒子性。粒子性。“一个电子一个电子”所具有的波所具有的波动性，动性， 来源于来源于而不是电子间相而不是电子间相互作用的结果。互作用的结果。随着电子增多，逐渐形成衍射图样随着电子增多，逐渐形成衍射图样单电子双缝衍射实验：单电子双缝衍

25、射实验：300020000700007个电子个电子100个电子个电子 微观粒子在某些条件下表现出粒子性，在另一微观粒子在某些条件下表现出粒子性，在另一 些条件下表现出波动性，而些条件下表现出波动性，而两种性质虽寓于同两种性质虽寓于同 一体中，却不能同时表现出来一体中，却不能同时表现出来。少女？少女？老妇？老妇？两种图象不会同时出两种图象不会同时出现在你的视觉中。现在你的视觉中。著名卡通画家著名卡通画家老妇显著的鼻子是少女脸庞的老妇显著的鼻子是少女脸庞的侧像，而少女衣领的连扣则是侧像，而少女衣领的连扣则是老妇微笑的嘴角。老妇微笑的嘴角。 问题提出：问题提出：经典粒子运动经典粒子运动轨道轨道的概念

26、在多大程度的概念在多大程度上适用于微观世界？上适用于微观世界？一、坐标和动量的不确定关系一、坐标和动量的不确定关系一束动量为一束动量为 p 的电子通的电子通过过宽度为宽度为 d 狭缝，则狭缝，则 x sinph 把其余明纹考虑在内，有把其余明纹考虑在内，有hpxx hpx x ppxsin dx 若考虑中央明纹范围若考虑中央明纹范围 不确定关系不确定关系18.6 电子束电子束j jPPxdx认为电子认为电子集中在该集中在该区域区域ph I推广到三个坐标，有推广到三个坐标，有严格的理论给出严格的理论给出不确定性关系不确定性关系( (海森堡）海森堡）: :二、能量和时间的不确定关系二、能量和时间的

27、不确定关系由相对论能量和动量关系由相对论能量和动量关系不确定关系使微观粒子运动不确定关系使微观粒子运动“轨道轨道”的概念的概念失去意义。失去意义。hpxx hpyy hpzz 2xpx 2ypy 2zpz 420222cmpcEppcEE 2上式可以说明原子上式可以说明原子能级宽度能级宽度与与能级寿命能级寿命之间之间的关系的关系2tE 不确定关系是微观粒子具有波动性的反映，不确定关系是微观粒子具有波动性的反映，是波粒二象性的必然结果是波粒二象性的必然结果, 与与仪器精度和测量方仪器精度和测量方法的缺陷无关法的缺陷无关。30 微观粒子的力学量（如坐标，动量，势能，微观粒子的力学量（如坐标，动量，

28、势能， 动能和角动量等等）动能和角动量等等）不可能同时全部都具有确不可能同时全部都具有确定值定值。pmppEppcE 22pxpttE Werner Karl Heisenberg德国人德国人1901-1976创立量子力学创立量子力学获得获得1932年诺贝年诺贝 尔物理学奖尔物理学奖 海森伯海森伯例例3.3.功率为功率为 P=1W小灯泡均匀辐射小灯泡均匀辐射, 平均波长为平均波长为求：在距离求：在距离10km处，处，垂直面积垂直面积上每秒上每秒所通过的光子数所通过的光子数.解：解：hcdPns 24 将已知量代入，计算出将已知量代入，计算出例例4.4.金属制成，今用一单色光照射此光电金属制成，

29、今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得截止电管，阴极发射出光电子，测得截止电压为压为 |Ua| =5.0 V。试求：试求：11 阴极金属的光电效应红限波长；阴极金属的光电效应红限波长；22入射光波长。入射光波长。AK光电管阴极用逸出功为光电管阴极用逸出功为Wm=2.2eV解：解：1122利用利用a2mUem21 m2mWm21hc maWUehc 例例5.5.用波长用波长光子做康普顿实验。求：光子做康普顿实验。求：11散射角散射角 的康普顿散射波长；的康普顿散射波长；22分配给反冲电子的动能。分配给反冲电子的动能。解：解：11康普顿散射光子波长改变康普顿散射光子波长改变m100240

30、10 .o 22例例6.6.证明在康普顿散射实验中，波长为证明在康普顿散射实验中，波长为 光子光子与质量为与质量为 静止电子碰撞后，电子的反冲角静止电子碰撞后，电子的反冲角 与光子散射角与光子散射角 之间的关系式为：之间的关系式为：证明：证明：利用利用 得得由由例例7.7.根据玻尔理论根据玻尔理论, 求解求解11电子在量子数为电子在量子数为n n的轨道上做圆周运动频率的轨道上做圆周运动频率22该电子跃迁该电子跃迁到到( (n-1)n-1)的的轨道时发出的光子频率轨道时发出的光子频率33证明当证明当 n很大时，很大时， 11和和22的结果近似相等的结果近似相等解：解：112233例例8.8.氢光

31、谱的某一线系的极限波长为氢光谱的某一线系的极限波长为其中有一谱线波长为其中有一谱线波长为求该波长相应始态与终态能级能量。求该波长相应始态与终态能级能量。解：解：极限波数极限波数。由玻尔氢原子理论。由玻尔氢原子理论终态终态始态始态例例9.9.发射光谱中，仅观察到发射光谱中，仅观察到三条巴耳末系光谱线，三条巴耳末系光谱线，试求：这三条光谱线中试求：这三条光谱线中波长最长的那条谱线波波长最长的那条谱线波长及外来光的频率。长及外来光的频率。第一激发态氢原子被外来单色光激发后，第一激发态氢原子被外来单色光激发后，解：解：由由n=32对应波长最长：对应波长最长：外来光频率是外来光频率是n=52:例例10.

32、10.氢原子电离发射一个光电子，求此光电子的德布氢原子电离发射一个光电子，求此光电子的德布罗意波长。罗意波长。（电子质量电子质量 m m0 0 = 9.11= 9.1110 10 -31 -31 kgkg）解：解：远离核的光电子动能为远离核的光电子动能为能量为能量为 15eV光子，被处于基态氢原子吸收光子，被处于基态氢原子吸收例例12.12.设子弹质量为设子弹质量为 0.01kg，枪口直径为枪口直径为0.5cm，解：解：用不确定关系计算子弹射出枪口时的横向速度。用不确定关系计算子弹射出枪口时的横向速度。说明：说明：这个速度远小于子弹飞行速度，它引起这个速度远小于子弹飞行速度，它引起运动方向偏转

33、微不足道。对于宏观粒子，波动性运动方向偏转微不足道。对于宏观粒子，波动性影响很小，仍具有轨道特点。影响很小，仍具有轨道特点。例例13.13.光子的波长为光子的波长为，如果确定此，如果确定此波长的精确度波长的精确度，试求此光子，试求此光子位置不确定量位置不确定量解：解：光子动量光子动量动量的不确定量动量的不确定量例例14.14.估算禁闭在原子核中电子的动能。估算禁闭在原子核中电子的动能。解：解：取原子核的大小取原子核的大小动量数值不可能小于它的不确定度，故电子动量数值不可能小于它的不确定度，故电子应用相对论公式：应用相对论公式：电子在核中的动能电子在核中的动能普朗克其人其事普朗克其人其事 M.P

34、lanck 德国人德国人 18581947普朗克生平：普朗克生平：普朗克普朗克（Max K.E.L.Plance ）1858年年4月月23日出生于德国的基尔日出生于德国的基尔 ，父，父亲是基尔大学的法学教授。亲是基尔大学的法学教授。 普朗克普朗克9岁随父亲来到慕尼黑中学岁随父亲来到慕尼黑中学期间品学兼优，对数学物理和音乐期间品学兼优，对数学物理和音乐表现出天赋的才能，做过乐队指挥。表现出天赋的才能，做过乐队指挥。在选择音乐还是自然科学有过犹豫，在选择音乐还是自然科学有过犹豫，最终选择了物理学。最终选择了物理学。普朗克普朗克就读于慕尼黑大学师从于就读于慕尼黑大学师从于赫姆霍兹和基尔霍夫，赫姆霍兹

35、和基尔霍夫，1879年以论热力学第二原理年以论热力学第二原理的论文获得博士学位，先后在慕尼黑、基尔、柏林大学的论文获得博士学位，先后在慕尼黑、基尔、柏林大学任教。任教。“一定要不惜任何代价，找到一个理论根据一定要不惜任何代价，找到一个理论根据”。 普朗克普朗克: :1900.12.14普朗克在德国物理学会上报告了论文普朗克在德国物理学会上报告了论文“关于正常谱中能量分布的理论关于正常谱中能量分布的理论”从理论上推出了从理论上推出了普朗克公式普朗克公式 1900.10.19 1900.10.19 普朗克在德国物理学普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式：会会议上提出一个黑体辐射公式：12

36、)(/32 kThechTM 实验物理学家实验物理学家鲁本斯鲁本斯（Rubens）把它同最把它同最新的实验结果比较新的实验结果比较,发现：发现：用内插法得出用内插法得出sJ1055. 634 h在全波段与实验结果惊人符合在全波段与实验结果惊人符合普朗克普朗克公式提出公式提出1900.12.14这一天后来被定为这一天后来被定为“量子论的诞生日量子论的诞生日”。普朗克本人也有很多的困惑和彷徨普朗克本人也有很多的困惑和彷徨 思想束缚下获得的这一解放。思想束缚下获得的这一解放。” 玻尔对普朗克量子论的评价：玻尔对普朗克量子论的评价： “在科学史上很难找到其它发现能象普朗克的在科学史上很难找到其它发现能

37、象普朗克的基本作用量子一样在仅仅一代人的短时间里产生基本作用量子一样在仅仅一代人的短时间里产生如此非凡的结果如此非凡的结果这个发现将人类的观念这个发现将人类的观念不仅是有关经典不仅是有关经典科学的观念，科学的观念，而且是有关通常思维方式的观念而且是有关通常思维方式的观念的基础砸得粉碎，的基础砸得粉碎， 上一代人能取得有关自然上一代人能取得有关自然知识的如此的神奇进展，知识的如此的神奇进展， 应归功于人们从传统的应归功于人们从传统的普朗克普朗克获得获得1918年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖他成了一个他成了一个以伟大的创造性观念造福于世界以伟大的创造性观念造福于世界 爱因斯坦在爱因斯坦在1918

38、年年4月普朗克六十岁生日月普朗克六十岁生日庆祝会上的一段讲话：庆祝会上的一段讲话：有人爱科学是为了满足智力上的快感；有人爱科学是为了满足智力上的快感；“在科学的殿堂里有各种各样的人：在科学的殿堂里有各种各样的人：有的人是为了纯粹功利的目的。有的人是为了纯粹功利的目的。而普朗克热爱科学是为了得到现象世界那些普而普朗克热爱科学是为了得到现象世界那些普遍的基本规律，遍的基本规律， 的人。的人。”玻尔其人玻尔其人 尼尔斯尼尔斯玻尔玻尔（Niels BohrNiels Bohr，188518851962)1962)，出生于丹麦的出生于丹麦的哥本哈根哥本哈根。其父其父是哥本哈根学生理学教授。是哥本哈根学生

39、理学教授。中学在中学在数学、物理学数学、物理学方面成绩方面成绩优异优异。本科本科在哥本哈根大学学习数学、哲学和在哥本哈根大学学习数学、哲学和物理学。物理学。1909年取得年取得硕士学位硕士学位，1911年取得年取得博士学位博士学位。1911年到英国剑桥，在年到英国剑桥，在J.J.汤姆逊指导下进修。汤姆逊指导下进修。1912年到曼彻斯特卢瑟福实验室工作，于年到曼彻斯特卢瑟福实验室工作，于1913年年3月提出月提出玻尔原子模型，因此在玻尔原子模型，因此在1922年获年获诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖。对玻尔理论的评价：对玻尔理论的评价： 1. 提出了原子能量量子化。提出了原子能量量子化。2.定态假设和角

40、动量量子化条件是对的，定态假设和角动量量子化条件是对的， 3.频率条件完全正确，一直沿用至今。频率条件完全正确，一直沿用至今。是硬加上去的。是硬加上去的。4.是半经典理论，仍保留了是半经典理论，仍保留了“轨道轨道”概念。概念。玻尔研究所里学术空气很浓，这是玻尔研究所里学术空气很浓，这是玻尔演讲后与踊跃的听众讨论问题玻尔演讲后与踊跃的听众讨论问题哥本哈根学派哥本哈根学派“丹麦是我出生的地方，丹麦是我出生的地方， 是我的故乡，是我的故乡， 这里这里就是就是我心中的世界我心中的世界 开始的地方。开始的地方。”玻尔婉拒了卢瑟福和普朗克的邀请玻尔婉拒了卢瑟福和普朗克的邀请留在丹麦工作。留在丹麦工作。他常引用安徒生的诗句：他常引用安徒生的诗句：他培养了许多著名物理学家。他培养了许多著名物理学家。 玻尔玻尔( (左左) )海森伯海森伯( (中中) )泡利泡利( (右右) )在一起在一起