[物理]普朗克效应.ppt

一、康普顿实验 实验结果： (2)与束缚很紧的电子碰撞： 一、氢原子光谱的实验规律 1889年瑞典的里德伯提出普遍方程 (1) k=1，n=2,3,… 莱曼系,紫外区 (2) k=2，n=3,4,… 巴尔末系 (3) k=3，n=4,5,… 帕邢系,红外区 (4) k=4，n=5,6,… 布拉开系,红外区 (5) k=5，n=6,7,… 普芳德系，红外区 (6) k=6，n=7,8,… 哈菲莱系,红外区 1890年里德伯,里兹等人发现碱金属原子光谱有类似的规律 (3)量子化条件:电子在稳定圆轨道上运动时，其轨道角动量L=mvr必须等于h/2?的整数倍，即 4.里德伯公式的推导 从高能级 En 跃迁到低能级 Ek时，氢原子的发光频率 其中 一、德布罗意波 1927年美国的戴维孙和革末实验: 同年，小汤姆逊实验： 三、德布罗意波的统计解释 1926年玻恩(德)首先提出概率波概念: -13.6 -3.39 -1.51 0 En/eV -0.85 §18-4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 波数为 §18-4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 ----与实验结果符合得很好 5.玻尔理论的缺陷 (1)以经典理论为基础，其定态时不发出辐射的假设又与经典理论相抵触 (2)量子化条件没有适当的理论解释 (3)玻尔理论只能求出谱线频率，对强度宽度和偏振等都无法处理 §18-4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 §18-5 微观粒子的波粒二象性 类比： 1924年德布罗意(法)提出设想：实物粒子与光一样也具有波粒二象性 §18-5 微观粒子的波粒二象性 与实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波) ----德布罗意公式 或 1929年德布罗意获诺贝尔物理学奖 §18-5 微观粒子的波粒二象性 二、实物粒子波动性实验 结果：晶体表面电子的衍射现象与x射线衍射现象相类似 电子枪 探测器 镍单晶 加速电极 ----电子具有波动性 §18-5 微观粒子的波粒二象性 戴维孙和小汤姆逊同获1937年诺贝尔物理学奖 x-射线 电子 §18-5 微观粒子的波粒二象性 电子束穿过多晶薄膜后，得到了与x射线实验极其相似的衍射图样 大量实验证实除电子外，中子、质子以及原子、分子等都具有波动性，且符合德布罗意公式 ----一切微观粒子都具有波动性 单缝 双缝 三缝 四缝 1961年约恩逊的电子衍射实验 §18-5 微观粒子的波粒二象性 [例5]静止的电子经电场加速，加速电势差为U，速度vc。求德布罗意波长? 解： §18-5 微观粒子的波粒二象性 * 第十八章 早期量子论和量子力学基础 * 普朗克能量子假设： 腔壁中带电谐振子的能量以及它们吸收或辐射的能量都是量子化的;吸收前或辐射后的能量分布类似于波。 爱因斯坦提出光子假说： 一束光就是一束以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子。频率为? 的光的每一光子具有能量h? §18-3 康普顿效应 1923年美国物理学家康普顿研究X射线通过物质时的散射现象发现：散射线中除了有与入射波长?0相同的射线外，还有??0的射线 康普顿1927年获诺贝尔物理学奖 ----康普顿效应 §18-3 康普顿效应 探测器 石墨 光阑 入 射 光 散射光 X 射 线管 实验装置 康普顿效应 §18-3 康普顿效应 (1)??=?-?0随散射角?增大而增大, 与?0及散射物质无关 (2) ?增大，原波长谱线强度下降，新波长谱线强度增大 §18-3 康普顿效应 (3)对轻元素，新波长的谱线强度较强；对重元素，新波长的谱线强度较弱 §18-3 康普顿效应 经典波动理论： 光作用 带电粒子作同频受迫振动 辐射同频光波(散射光) 波长不变 (1)光子与自由或束缚较弱电子的碰撞 光子理论： 光子的一部分能量传给电子，则散射光子能量小于入射光子 二、光子理论的解释 或 即 §18-3 康普顿效应 (3)轻原子中电子束缚较弱，重原子中电子束缚较紧，所以原子量小的物质，康普顿效应较强，反之则相反 光子与整个原子作弹性碰撞，而原子质量比光子大的多，所以光子不会显著失去能量，即有? =?0或?=?0 §18-3 康普顿效应 三、理论推导 光子与静止自由电子碰撞： 前 光子： 能量 动量 电子： 后 光子： 电子： §18-3 康普顿效应 动量守恒 x方向 y方向 消去θ, (1) 能量守恒 §18-3 康普顿效应 平方 (2) (2)-(1) §18-3 康普顿效应 两边同除以 或 ----电子的康普顿波长 其中 ----仅与?相关 §18-3 康普顿效应 [例4]波长为1.00埃的X 射线在碳块上散射。我们从与入射的X 射线束成900的方向去看这个散射的辐射。问(1)康普顿移动Δλ有多