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量子，量子，何所指？

量子，量子，何所指？. 陳義裕 台大物理系. 演講大綱： 量子論到底是什麼？. 2. 電子，你可以搖曳生光. 3. 光「害」一籮筐！ 黑體輻射 光電效應 氫的光譜. 另一個光「害」還 引出了相對論呢！. 4. 電子，你以為自己是光啊？. 5. 「德」不孤、必有鄰 …. http://blog.foreignpolicy.com/category/region/east_asia?page=20. 6. 量子論有什麼用？. 量子論到底是什麼. 量子論到底是什麼. 1. 物質是由微小粒子組成. 2. 粒子運動都只能用機率來描述.

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Presentation Transcript

  1. 量子，量子，何所指？ 陳義裕 台大物理系

  2. 演講大綱： • 量子論到底是什麼？ 2. 電子，你可以搖曳生光 • 3. 光「害」一籮筐！ • 黑體輻射 • 光電效應 • 氫的光譜 另一個光「害」還 引出了相對論呢！ 4. 電子，你以為自己是光啊？ 5.「德」不孤、必有鄰… http://blog.foreignpolicy.com/category/region/east_asia?page=20 6. 量子論有什麼用？

  3. 量子論到底是什麼

  4. 量子論到底是什麼 1. 物質是由微小粒子組成 2.粒子運動都只能用機率來描述 3. 機率分佈可能表現出波動的特性 這是「波粒二象性」的來源

  5. 什麼？ 任何東西的運動狀態都是機率性的？ 那表示丟了鑰匙的我可以……

  6. 事實： 只要東西的質量稍微多一點，則它能穿過牆壁的機率就減少一大把。 一個50公斤的人必須每秒嚐試10000…（43個零！）次才可在宇宙年齡內成功穿牆一次！

  7. 事實： 但是微小的粒子要穿越障礙相對地輕易多了！ 這種「穿遂效應」的應用： 掃瞄式穿遂顯微鏡

  8. 電子穿遂形成電流 http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Tunneling_Microscope

  9. 可觀察微觀表面結構，也可操控原子… 鐵原子放在銅表面：http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html

  10. 在奈米的時代，量子效應的影響與日俱增

  11. 電子，你可以搖曳生光

  12. 帶電粒子被加速時 就會發光（電磁波）

  13. 光（電磁波）是一種波動 驗證波動性質的最佳實驗 通常是透過干涉現象 請按我：http://www.youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc

  14. 光的雙狹縫干涉現象是 光之波動性的最佳實驗

  15. 光「害」一籮筐！

  16. 黑體輻射與 振動子的能量量子化

  17. 普朗克 Planck http://www.mlahanas.de/Physics/Bios/MaxPlanck.html

  18. 先講一個完全不相干的概念…… 充滿愛心的台灣民眾……

  19. 但是……

  20. 結論： 1. 民眾越熱心，所募得總金額越多 2. 機構較大通常是比較有機會募到較多捐款 3. 但是大機構若設立高門檻則反而募不到錢！

  21. 回到物理來…… 1/3

  22. 有熱度的物體都會發光，在與環境達到熱平衡時會……有熱度的物體都會發光，在與環境達到熱平衡時會…… 入射＝反射＋本身發射

  23. 如果我們能在一個已達到熱平衡的環境中看物體，則……如果我們能在一個已達到熱平衡的環境中看物體，則…… 真正看到＝反射＋本身發射

  24. 這表示在一個已達到熱平衡的環境中，空間中的輻射……這表示在一個已達到熱平衡的環境中，空間中的輻射…… 和周遭到底有什麼物體毫無關係！ 我們把此空間中之輻射叫空腔輻射或黑體輻射

  25. 在達到熱平衡時…… 空腔輻射＝入射＝反射＋本身發射

  26. 在達到熱平衡時…… 若 反射＝0 （理想黑體），則…… 空腔輻射＝本身發射 空腔輻射＝黑體輻射 空腔輻射＝入射＝反射＋本身發射

  27. 簡單說， 黑體輻射的特性和物體毫無關係，而且可以透過空腔輻射來研究！

  28. 實驗顯示： 2T T

  29. 利用古典電磁學可以計數一個空腔中可以容納多少不同的振動電磁波……利用古典電磁學可以計數一個空腔中可以容納多少不同的振動電磁波…… 結果： 在一個給定的頻寬下，波長短（頻率高）的波，數目會比較多……

  30. 波長較長的波 因為臃腫，不容易填塞空腔 波長較短的波 比較容易用不同方式填塞空腔，所以數目多

  31. 理論解釋？ 打個比方……

  32. 可以容納不少電磁波 只能容納一點電磁波 頻率

  33. 幣值限制 → 激發出一個電磁波所需能量 熱心程度 → 溫度 收到之善款 → 該頻率波段總共能量

  34. 回顧……

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