氢原子光谱的规律性.ppt

物质波:与实物粒子相联系的波。 德布罗意关系式 3、量子化条件的导出： (2)角动量L (1)定态:只有当电子在核外绕行的圆轨道周长为电子波长的整数倍,即只有当电子波环绕着原子核形成驻波的情况下,原子才具有稳定状态. 二、 德布罗意假设的实验证明 1、戴维森—革末实验 装置:P293 灯丝K、加速电压U、狭缝D、晶体M、电子探测器B、电流计G 当U=54V时, 衍射极强应在 若电子有波动性,应满足布拉格公式: 2、汤姆孙电子衍射实验 实验得到的衍射图样类似于x射线。证明电子亦有波动性,后来又证明其他实物粒子(原子、中子)亦有波动性。 三、德布罗意的统计解释： (2)电子衍射:电子分布稀疏与密集说明电子到达各处P不同。 (1)光强解释: 20-8 不确定关系 一、不确定关系 1927年,德国物理学家海森伯提出:动量和坐标的不确定量,其乘积约为h的数量级。 说明:测不准并非由于实验技术、误差造成,是波粒二象性的必然结果。 二、借助电子衍射实验结果予以说明 三、能量时间测不准关系 20-9 量子力学简介 一、波函数 非经典波(几率波)—用波函数描述 平面机械波波动方程: * * 量子物理 4、量子力学简介. 1、黑体辐射;普朗克量子假设;光电效应;康普顿效应. 2、氢原子光谱的规律性;玻尔的氢原子理论;夫兰赫兹实验. 3、德布罗意波;不确定关系. 主要内容： 5、激光 重点:黑体辐射、光电效应、康普顿效应;氢原子光谱的规律性。 教学要求： 1、理解黑体、光电效应、康普顿效应及其实验规律。 5、了解波函数及其统计解释、不确定关系了解一维定态薛定谔方程。 4、理解描述物质波动性的物理量和粒子性的物理量之间的关系。 3、了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验理解光和实物粒子的波粒二象性 2、理解氢原子光谱的实验规律及玻尔氢原子理论,并了解此理论的意义及其局限性。 十九世纪末,经典物理学达到了相当完善的程度,正当人们欢呼:“物理学的大厦已经建成,以后人们的工作只是为其添砖加瓦而已”之时,一些新的实验事实却使物理学大厦的根基发生了动摇。 1、迈—莫实验否定了绝对参照系(以太系)的存在； 2、热辐射现象中的 “紫外光灾难”； 3、放射性现象发现原子是可分的。 这些实验事实迫使科学家们抛弃以往惯用的思维方法,重新思考物理学的基本概念,在曲折艰苦的阵痛中终于诞生了相对论和量子论。 20-1 黑体辐射 普朗克量子假设 一、热辐射现象 2、平衡热辐射:辐射与吸收平衡,温度恒定. 1、热辐射:决定于物体温度的电磁辐射. 3、描述热辐射的物理量 单色辐射强度：在单位时间内从物体表面单位面积上、单位波长间隔内所辐射出的能量 。 总辐射能：在单位时间内从物体表面单位面积上辐射的各种波长的能量 1、黑体:辐射(吸收)能力最强的物体,能全部吸收一切外来辐射。 二、黑体辐射 人造黑体模型:不透明材料制成的带小孔空腔。 2、黑体的单色辐射强度(单色辐出度) 1)意义:温度为T的黑体,在单位时间,单位面积上,单位波长间隔 所辐射出的能量.定量说明了辐射强度的大小。 2)测定黑体 实验原理 三、黑体辐射定律 由黑体实验 曲线可以看出: 1、斯特藩—玻尔兹曼定律： 1)黑体的 分布规律是温度T的函数,与材料无关。 2)温度T时,在单位时间、单位面积上 的总辐射能 ： 1879年,斯特藩从实验中发现此规律,五年后玻尔兹曼从理论上得到： 2、维恩位移定律 曲线峰值对应的 1893年,维恩得到他们之间关系： 表明: 向短波方向移动; 向高频方向移动 四、瑞利—金斯公式 经典物理的困难 瑞利—金斯从经典理论得到： 作出理论曲线与实验曲线比较： 1)在低频(长波)部分符合很好； 2)在高频(紫外)部分出现巨大分歧. 实验指出: 理论得到: 五、普朗克假设、黑体辐射公式 1、假设:金属空腔壁上带电谐振子(电子)只吸收或发射 的整数倍的能量,即 能量的变化不连续. ——普朗克常数 频率为 的谐振子,其能量只能取 等一系列不连续的值。 ——能量量子化假设 2、普朗克辐射公式 与实验曲线符合的很好 “新概念”:能量量子化.开始人们不相信,后来1905年爱因斯坦利用其发展了光量子概念,成功解释了光电效应,才被人们普遍接受,1918年获Nobel奖。 20-2 光电效应 一、实验装置 1、K—阴极,A—阳极,电子从K A在电路中形成光电流。 2、光电效应:在入射光照射下,电子获得能量从金属表面逸出。 4、饱和光电流 :加正向电压,使逸出金属表面的电子全部到达阳极A,此