北京大学物理学院-第2章-量子物理.3课件.ppt

康普顿效应实验规律 康普顿效应的定性解释 科学家首次捕获原子内部图像 　　新浪科技讯 北京时间2009年9月17日消息 据英国《新科学家》杂志网站报道，乌克兰科学家近日成功捕捉到碳原子内部的图像，显示了碳原子电子云(蓝色部分)的几种组合方式。 　　电子是一种微观粒子，在原子如此小的空间内围绕原子核作高速运动，并且其运动与宏观物体运动不同，没有确定的方向和轨迹，只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会的大小。电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述，电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云”。 　　近日乌克兰哈尔科夫大学物理技术学院的伊格尔带领科研团队，成功“制造”并捕捉到电子云的影像照片，这也是科学家首次获得电子云的照片。科研团队把石墨的单原子层薄膜拆解成碳原子链，并把碳原子链置于4.2开的真空环境中。 开(kelvin)是开尔文温标的计量单位，其零度为绝对零度，等于-273.15℃。然后他们给碳原子链通425伏特的电流，使边缘的原子释放电子到一个由磷制成的屏上，获得了这一电子云照片。据悉科学家将会把他们的研究成果发表在《物理学研究B》上。 氢原子的光谱线系 里德伯原子 (Rydberg atoms) 科学家制成世界上第一个里德伯分子 　　新浪科技讯 北京时间2009年4月29日消息，据国外媒体报道，现在科学家终于制出一直存在于理论中的里德伯(Rydberg)分子。这种分子通过两个原子之间令人难以捉摸的极其微弱的化学键形成。这项研究结果发表在《自然》杂志上。因为分子中的其中一个原子拥有一个距离核子或称中心较远的电子，因此会产生这种新型连接方式。 　　这项发现有力地支持了基础量子论，该理论是由诺贝尔奖得主恩里科·费米(Enrico Fermi)提出的，它们阐述了电子是如何运行的，以及它们之间的相互作用。现在正被讨论的里德伯分子，是通过两个铷原子形成的，其中一个是里德伯原子，另一个是“正常”原子。原子里的电子围绕一个中央核运行，在原子外层运行的电子，距离核心更远。里德伯原子非常特殊，因为它的最外层轨道上仅有一个电子，从原子的角度来说，这个电子距离它的核子非常远。 　　1934年费米预言说，如果另一个原子“发现”一个游荡的单一电子，它可能会与它产生相互作用。美国科罗拉多大学的理论物理学家克里斯·格伦尼是第一个预言里德伯分子存在的人。他解释说：“费米可能从没想到这种分子能够形成。我们承认，我们在20世纪70年代和80年代进行这方面的研究的时候，发现里德伯原子和基态原子(即正常原子)之间可能存在力场。直到现在我们才有可达到如此低温环境的系统，因此直至今天我们才能制造出这种分子。” 在探索自然规律的征途上，永远也不能说取得了最后的胜利。新发现的问世必然又导致新问题的出现。 19世纪的三大发现揭开了研究微观世界的序幕。人们开始思索，原子到底是由什么组成？它的结构又是怎样的呢？汤姆孙发现电子后，人们马上想到电中性的原子很可能是由电子和带正电的部分组成，问题是正负电荷如何分布？原子的结构到底如何？ 电子发现后，有多少原子结构模型问世，其中较为典型的是汤姆孙的葡萄干面包模型、长冈“太阳系”模型和卢瑟福的核式模型。 把原子视为不可再分割的最小物质单元的观点一直保持到19世纪的末期。原子真的是不可再分割的微小粒子吗？这个观点在19世纪末受到了严重的挑战。 1892年洛伦兹预言电子存在。1897年，J.J.汤姆孙为了解开“阴极射线”之谜，发现了电子。电子的发现是原子论发展史上的一件大事。它不但标志着人们结识了一个新的微观伙伴，而且明确地提出了原子不是什么“不可分割的最小单元”。可以说，电子的发现是人们认识原子世界的开端。电子的发现不仅使“原子不可分割”的观念彻底瓦解，而且还揭示出原子具有一定的结构，原子里面含有带负电的部分以及带正电的部分。 电子是最早发现并研究得最多的粒子，记以e-（或e），半径小于10-14厘米。 原子核的发现是与卢瑟福的名字分不开的。现在，卢瑟福的?粒子散射实验以及用他的名字命名的原子模型早已成了介绍原子结构的重要话题。 卢瑟福1871年8月13日出生在新西兰一个苏格兰移民后裔家庭里，1894年大学毕业，1895年通过考试获得奖学金到英国剑桥大学，成为J.J.汤姆孙的研究生。当时，X射线与放射性发现不久，他在X射线与放射性所引起的气体导电方面作了出色研究。汤姆孙在发现电子的著名实验中所用的仪器，不少是出于他之手。1908年卢瑟福由于放射性研究方面所作出的贡献，荣获了诺贝尔化学奖，1908年，他在曼切斯特大学任教，继续指导他的学生进行?粒子散射的实验研究。1911年卢瑟福提出原子的“有核结构模型”。 卢瑟福不仅