第21章电磁辐射的量子理论分解.ppt

例 计算氢原子中的电子从量子数n的状态跃迁到量子数n-1的状态时所发射的谱线的频率。试证明当n很大时，这个频率等于电子在量子数n的圆轨道上绕转的频率。 解： 当n1时， 另一方面，电子在量子数n的圆轨道上绕转的频率： －－对应原理 习题：6，9，12，14，23，27 3．经典理论在解释光电效应时的困难 1）电子初动能决定于光强。 2）不存在红限频率。 3）产生光电效应需时间。 ——光电效应方程，其中A称为金属的逸出功。 4．光量子假说对光电效应的解释 例 从铝中移出一个电子需要4.2eV的能量，今有波长为2000 ?的光投射到铝表面，试问： 由此发射出来的光电子的最大动能是多少？ 遏止电势差为多大？ 铝的截止波长有多大？ 解：(1) (2) （3） 1．康普顿效应的实验规律 石墨 X 光管 摄谱仪 二 康普顿效应 经典电磁理论预言，散射辐射具有和入射辐射一样的频率 . 经典理论无法解释波长变化 . 2. 实验结果 （相对强度） （波长） 在散射X 射线中除有与入射波长相同的射线外，还有波长比入射波长更长的射线 . 3. 经典理论的困难 光子 电子 电子反冲速度很大，需用相对论力学来处理. （1）物理模型 入射光子（ X 射线或 射线）能量大 . 固体表面电子束缚较弱，可视为近自由电子. 电子 光子 电子热运动能量 ，可近似为静止电子. 范围为： 4．光量子假说对康普顿效应的解释 h?0 m0 h?/c ? mv X射线光子与电子碰撞 h?0/c （2）理论分析 能量守恒 动量守恒 康普顿波长 康普顿公式 散射光波长的改变量 仅与 有关 散射光子能量减小 康普顿公式 （3）结论 （4）讨论 （5）物理意义 若 则 ,可见光观察不到康普顿效应. 光子假设的正确性，狭义相对论力学的正确性 . 微观粒子也遵守能量守恒和动量守恒定律. 与 的关系与物质无关，是光子与近自由电子 间的相互作用. 散射中 的散射光是因光子与金属中的紧束缚 电子（原子核）的作用. 康普顿公式 解（1） 例 波长 的X射线与静止的自由电子作弹性碰撞, 在与入射角成 角的方向上观察, （2）反冲电子得到多少动能？ （1）散射波长的改变量 为多少？ （3）在碰撞中，光子的能量损失了多少？ （2） 反冲电子的动能 （3） 光子损失的能量＝反冲电子的动能 问: The Nobel Prize in Physics 1927 Arthur Holly Compton b.1892d.1962 Charles Thomson Rees Wilson b.1869 d.1959 for his discovery of the effect named after him for his method of making the paths of electrically charged particles visible by condensation of vapour The Nobel Prize in Physics 1921 ??????????????????????????????? Albert Einstein Germany and Switzerland 1879～1955 for his services to Theoretical Physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect 三 电子对效应 为γ光子在原子核附近的电场中产生一个正电子和一个电子（称为一个电子对）后，该光子本身消失的现象。 电荷守恒，能量守恒 电子对产生 电子对湮灭 电荷守恒，动量守恒，能量守恒 四 光子的吸收 §21-4 波尔的氢原子理论 一．氢原子光谱 Hδ Hα Hβ Hγ 656.3 nm 486.1 nm 434.1 nm 410.2 nm 二．玻尔的氢原子理论 1．经典原子模型及其困难 汤姆逊的“西瓜”模型 电子 1897年汤姆逊发现电子 卢瑟福核式模型 电子 原子核 1911年卢瑟福根据?粒子散射实验提出原子的核式模型 经典原子模型的困难： 根据经典电磁理论，电子绕核作匀速圆周运动，作加速运动的电子将不断向外辐射电磁波 . + 原子不断地向外辐射能量，能量逐渐减小，电子绕核旋转的频率也逐渐改变，发射光谱应是连续谱； 由于原子总能量减小，电