光的波动理论和粒子理论-台大化学系.PPT

* 從光到分子軌域：一個歷史的軌跡 台大化學系 蔡蘊明 Sir Isaac Newton (1643 - 1727) 1686 Mathematical Principles of Natural Philosophy 光的波動理論和粒子理論 也是一個光學研究的先驅者 電與磁的關係 1813年，高斯定律(Gauss’s law)描述兩個帶電質點之間的作用力。 1826年，安培定律(Ampere’s law)指出電流產生磁場。 1831年，法拉第與亨利(Joseph Henry)發現磁場的改變會誘導出線圈的電流。1834年，楞次定律(Lenz’s law)指出所誘導出的電流方向在對抗所發生的改變。 Michael Faraday (1791-1867) The discoverer of electro-magnetic induction, electro-magnetic rotations, the magneto-optical effect, diamagnetism, field theory and much else besides. 法拉第首先提出力場的概念。 電磁波與電磁場的觀念 James Clerk Maxwell (1831-1879) Maxwell ( 1865) wrote: This velocity is so nearly that of light, that it seems we have strong reason to conclude that light itself (including radiant heat, and other radiations if any) is an electromagnetic disturbance in the form of waves propagated through the electromagnetic field according to electromagnetic laws. Waves of oscillating electric and magnetic fields that travel through empty space at a speed that could be predicted from simple electrical experiments 馬克斯威爾創造出電磁波的理論。 .tw/java/emWave/ Maxwells Equations Integral form in the absence of magnetic or polarizable media: /hbase/hframe.html /hbase/hframe.html Maxwells Equations Differential form in the absence of magnetic or polarizable media: 1884年 赫茲重新將馬克斯威爾的理論以一個不同的數學方式呈現。 Arnold Sommerfeld (1868-1951) : ‘the shades fell from my eyes’ Heinrich Hertz (1857-1894) http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/hertz.htm 1888年，赫茲成功的在實驗室產生在無線電波及微波範圍的電磁波並量度其特性，證明它與光具有完全相同的特性。 1896年，馬可尼(Marconi)得到第一個無線電報的專利 1901年，馬可尼成功的做到透過大西洋的無線電通信 又一次的革命：光的量子理論 ULTRAVIOLET CATASTROPHE Max Planck (1858-1947) 1918 Nobel Prize for Physics 1900年，蒲郎克提出當物質吸收或放射出電磁波時是以一顆一顆的能量子(quanta)方式進行，其能量E與其頻率成正比，E = hn 光電效應 1887年，由赫茲發現 1897年，湯木森發現電子 1899年，湯木森與李納多(Lenard)發現跳出的電子動能與金屬及光之頻率的關係 1905年，愛因斯坦提出電磁波具有粒子性且其能量為hn 跳出的電子動能應為hn-P P稱為work function是將電子拿出所需的最低能量 1912年，Hughes, Richardson, Compton實驗證實 1913年，蒲郎克幫愛因斯坦所寫給諾貝爾獎委員會的推薦信： “The fact that he may occasionally have missed the mark in his specula