《量子世界》參考課件3

6.2量子世界通過前面的學習，我們知道在19世紀與20世紀之交（1900年前后），許多人認為物理學這座莊嚴雄偉、動人心弦的科學殿堂已經(jīng)基本建成了。只是“物理學晴朗天空的遠處，漂浮著兩朵小小的令人不安的烏云。”

兩朵烏云：

邁克爾孫—莫雷實驗熱輻射實驗相對論量子論經(jīng)典力學狹義相對論光速時間與空間質(zhì)量使用范圍光速是相對的，在不同的參照系上測量，光速可能不同。在任何慣性系中，測量的光速都相等。絕對的時間與絕對的空間，時間與空間和物體的運動無關時間與空間是相對的與物體的運動有關，（時間延緩效應、長度收縮效應）物體的質(zhì)量是恒定的。物體的質(zhì)量與運動有關，運動時質(zhì)量變大。低速世界（我們所生活的這個世界）高速世界（速度接近或達到光速）我們知道，燃燒的物體都會發(fā)光，后來人們發(fā)現(xiàn)那是因為燃燒使物體溫度升高的緣故。

為什么？？？？

光有很多種顏色：

可見光：紅橙黃綠青藍紫光是一種電磁波，波長不同光的顏色就不一樣?？梢姽猓杭t橙黃綠青藍紫波長：780nm~380nm燃燒與光到底有什么關系？？熱輻射：任何物體在任何溫度下都會發(fā)射各種波長的電磁波。當溫度達到一定值時，使發(fā)射電磁波的波長在可見光波長范圍內(nèi)，就可以看到光。任何物體都可以發(fā)射熱輻射，也可以吸收吸收熱輻射。黑體：一個能完全吸收熱輻射而不反射熱輻射的物體。（即光射進去之后完全不反射出來）科學家們通過實驗得出：黑體輻射的波長與溫度的關系。T/Kλ/μm物理學家想通過經(jīng)典物理學理論推導出實驗曲線。瑞利—金斯曲線實驗曲線普朗克從1894年起投入對黑體輻射的研究，奮斗了6年。在用經(jīng)典理論無法解釋實驗結果的情況下，提出了嶄新的量子假說，成功的解決了“紫外災難”的問題。普朗克的量子假說認為：物質(zhì)輻射的能量是一份一份的，就像物體是由一個一個原子構成的一樣。一份能量就是一個量子，大小取決于波長，與頻率成正比：是普適常數(shù)6.63×10-34J·S，是頻率。

經(jīng)典物理學認為，能量是連續(xù)的。人們認為光有兩種屬性，波動性和粒子性。光是電磁波，具有波動性。什么是粒子性？1、牛頓是光的微粒說的創(chuàng)始人，認為光是高速運動的粒子流?？梢越忉尮獾姆瓷洹⒐獾念伾?。18世紀被大多數(shù)人說認可。但卻不能解釋光的干涉、衍射等。二、光是什么？？2、荷蘭物理學家惠更斯認為，光像水波一樣，是一種波，稱為光波。

19世紀60年代，英國物理學家麥克斯韋又提出光是一種電磁波。即光的波動說?？梢越忉尮獾母缮?、衍射等到19世紀，波動說就取代了微粒說，得到大多數(shù)人的認可。3、但20世紀初，光電效應的出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)電磁波又沒辦法解釋這一現(xiàn)象。這時愛因斯坦意識到普朗克量子假設的意義，即能量是量子化的。提出了光量子假設。愛因斯坦認為：光是不連續(xù)的、分成許多單元，具有一定的能量，這些單元就稱為光量子。即光也是一份一份的。光量子即光子。4、光具有波粒二象性：光在一定條件下，突出地表現(xiàn)為微粒性，實質(zhì)是不連續(xù)的。而在另一些條件下，又突出地表現(xiàn)為波動性。5、法國物理學家德布羅意通過研究，意識到既然光具有波粒二象性，那么質(zhì)量不為零的物質(zhì)粒子（如電子）也應具有波動性。