15.3-4康普顿效应效应和波尔氢原子理论.ppt

第15章 量子物理 15.4 玻尔的氢原子理论 15.3 康普顿效应 15.4 波尔的氢原子理论 ? θ ?0 λ 0 ? ? 一、实验规律 15. 3 康普顿效应 的增大而增大。 随散射角 ? X 光管 光阑 散射物体 探测器 ?0 散射线中有两种波长 ?0 、 ? ， 二、经典物理的解释 经典理论只能说明波长不变的散射，而不能说明康普顿散射。 电子受迫振动 同频率散射线 发射 单色电磁波 θ 说明 受迫振动?0 照射 散射物体 三、光子理论解释 能量、动量守恒 1. 入射光子与外层电子弹性碰撞 外层 电子 受原子核束缚较弱 动能 ＜＜ 光子能量 近似自由 近似静止 静止 自由 电子 (1) 2. X 射线光子和原子内层电子相互作用 光子质量远小于原子，碰撞时光子不损失能量，波长不变。 原子 自由电子 ?0 ?0 ? ?0 内层电子被紧束缚，光子相当于和整个原子发生碰撞 ； 所以，波长改变量 康普顿波长 光子 内层电子 外层电子 波长变大的散射线 波长不变的散射线 说明 (2) 弱 强 重物质（多数电子处于强束缚状态 ） 强 弱 轻物质（多数电子处于弱束缚状态 ） ? ?0 波长 吴有训实验结果 例λ0 = 0.02 nm 的X射线与静止的自由电子碰撞, 若从与入射线 成900的方向观察散射线。 解 能量守恒，反冲电子动能等于光子能量之差 动量守恒 根据动能、动量关系 ，波长为 求 散射线的波长λ 一、氢原子光谱实验规律 记录光谱原理示意图 氢放电管 2~3 kV 光阑 全息干板 三棱镜 （或光栅） 光 源 氢光谱的里德伯常量 k = 2 (n = 3, 4, 5, … ) 谱线系 —— 巴耳末系（1908年） (2)谱线的波数可表示为两项之差 (3) k = 1 (n = 2, 3, 4, … ) 谱线系 —— 赖曼系（1880年） (1) 分立线状光谱 氢原子的巴耳末线系照片 二、玻尔氢原子理论 原子从一个定态跃迁到另一定态，会发射或吸收一个光子，其频率 稳定状态 定态的能量不连续 不辐射电磁波 电子作圆周运动 v 2. 跃迁假设 1. 定态假设