光量子即光子 量子力学知识点

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1、E*dv表示在频率范围（v,v+dv ）中的黑体辐射能量密度。入一辐射波长（H m）T黑体绝对温度（K、T=t+273k）C光速（2.998 X10A8m s ）h普朗克常数，6.626 X10A-34 J SK玻尔兹曼常数（Boltzmann）, 1.3806505*10A-23J/K基本物理常数玻尔兹曼常数（Boltzmann constant） （k或kB）是有关于温度及能量的一个物理常数。玻尔兹 曼是一个奥地利物理学家，在统计力学的理论有重大贡献，波兹曼常数具有相当重要的地位。光量子即光子。能量的传递不是连续的，而是以一个一个的能量单位传递的。 这种最小能量单位被称作能量子（简称量子）

2、。原始称呼是光量子（light quantum）,电磁辐射的量子，传递电磁相互作用的规范 粒子，记为Y。其静止质量为零，不带电荷，其能量为普朗克常量和电磁辐射频 率的乘积，E=hv，在真空中以光速c运行，其自旋为1，是玻色子。光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少正比于光波的频率大小，频 率越高，能量越高。当一个光子被原子吸收时，就有一个电子获得足够的能量从 而从内轨道跃迁到外轨道，具有电子跃迁的原子就从基态变成了激发态。光子具有能量，也具有动量，更具有质量，按照质能方程，E=MCA2=hv，求出 M=hv /CA2,光子由于无法静止，所以它没有静止质量，这儿的质量是光子的相对论质量。

3、 光就既具有波动性（电磁波），也具有粒子性（光子），即具有波粒二象性玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计，自旋为整数的粒子。玻色子不遵守泡利不 相容原理，在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。玻色子包括：.胶子-强相互作 用的媒介粒子，它们具有整数自旋（0, 1，），它们的能量状态只能取不连 续的量子态，但允许多个玻色子占有同一种状态。，有8种；光子-电磁相互作用 的媒介粒子，这些基本粒子在宇宙中的“用途”是构成实物的粒子（轻子和重子） 和传递作用力的粒子（光子、介子、胶子、w和z玻色子）。在这样的一个量子 世界里，所有的成员都有标定各自基本特性的四种量子属性：质量、能量、磁矩 和自旋。如光子、粒子、

4、氢原子等，Bose-Einstein condensation （BEC）玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是科学巨匠爱 因斯坦在80年前预言的一种新物态。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不 同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态（一般是基态）。即处 于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态。即当温度足够低、原子的运动速度足够慢时，它们将集聚到能量最低的同一量子态。此时，所有的原子就象一 个原子一样，具有完全相同的物理性质。磁光阱是一种囚禁中性原子的有效手段。它由三对两两相互垂直.具有特定 偏振组态井且负失谐的对射激光束形成的三维空间驻波场和反向亥姆雹谊线圈 产生的梯度磁场构成.磁场的零点

5、与光场的中心重合，负失谐的激光对原子产生 阻尼力.梯度磁场与激光的偏振相结合产生了对原子的束缚力.这样就在空间对 中性原子构成了一个带阻尼作用的简谐势阱。量子力学是描写微观物质的一个物理学理论，与相对论一起被认为是现代物 理学的两大基本支柱普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中 占有重要的角色，马克斯普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只 有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才 能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hv，v 为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。光生伏特效应”，简称“光伏效应

6、”，英文名称：Photovoltaic effect。指 光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它 首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成 电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回 路。一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子。一对正、负电子可同时湮 没，转化成光子。高能光子顾名思义就是能量比较高的光子。我们能看见的光，就是普通光子。 如果能量比普通光子高一点，就是紫外光光子；再高一点，就是X光；再高一 点，就是伽马射线。紫外光、X光、伽马射线都属于高能光子的范围。伽马射线 即Y射线。Y射线，又称Y粒

7、子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短 于0.2埃的电磁波。Y射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动 控制。Y射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。2011年英国斯特拉斯克 莱德大学研究发明地球上最明亮的伽马射线一一比太阳亮1万亿倍。这将开启医 学研究的新纪元。不确定性原理(Uncertainty principle)，又称“测不准原理”、“不确定关系”， 是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡(Werner Heisenberg )于 1927年提出该原理表明：一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量，或方位角与动量 矩，还有时间和能量等)，不可能同时具有确定

8、的数值，其中一个量越确定，另 一个量的不确定程度就越大。测量一对共轭量的误差(标准差)的乘积必然大于 常数h/2n (h是普朗克常数)是海森堡在1927年首先提出的，它反映了微观 粒子运动的基本规律一一以共轭量为自变量的概率幅函数(波函数)构成傅立叶 变换对；以及量子力学的基本关系(E=h/2n *3，p=h/2n *k)，是物理学中又一 条重要原理。任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在 各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及 其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规 律，物理学家们定义了一种理想物体黑

9、体(black body)，以此作为热辐射研 究的标准物体。什么是黑体？在任何条件下，对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体，即吸 收比为1的物体。在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收率之比与物体本身物 性无关，只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必 然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。量子力学中，哈密顿算符(Hamiltonian) H为一个可观测量(observable)， 对应于系统的的总能量。一如其他所有算符，哈密顿算符的谱为测量系统总能时 所有可能结果的集合。如同其他自伴算符(self-adjoint operator)，哈密顿算符的 谱可以透过谱测度(spectral measure)被分解，成为纯点(pure point)、绝对连续 (absolutely continuous)、奇点(singular)三种部分。