拉塞福原子模型与原子光谱.pptVIP

10-1拉塞福原子模型與原子光譜

10-2波耳的氫原子模型

10-3法蘭克－赫茲實驗

10-4物質波

10-5波粒二象性與波動力學

10-6原子核的組成

10-7原子核衰變與放射性

10原子結構與原子核

10-5波粒二象性與波動力學波粒二象性

「光」到底是「波」還是「粒子」？

「電子」到底是「粒子」還是「波」？

波粒二象性〔wave-particleduality〕

干预與繞射現象

在光電效應及康普頓散射實驗

湯姆森放電管的實驗

德布羅意認為任何質點都有對應的物質波長

一色光通過雙狹縫，可產生清晰的干预條紋，假设將其中一狹縫擋住，則干预條紋立即消失。

干预圖案是由於光同時通過雙狹縫的一種波動現象。

光源的強度減低至非常弱，使得可以看到光抵達螢光屏上不同處，所出現一顆顆的閃爍情形，這很明顯的是光所呈現的粒子行為，每個閃爍點代表一個光子。

10-5波粒二象性與波動力學波粒二象性

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要知道光〔或光子〕抵達屏幕上的確切位置或確定點，必須使用粒子來描述而非波。

假设要知道光的集體效應，必須使用波來描述，而非粒子。

10-5波粒二象性與波動力學波粒二象性

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電子通過雙狹縫也可產生干预圖紋，假设想要決定電子到達哪個位置，則在檢視它的粒子行為；

當在測量電子干预條紋的明暗間距時，則需要使用電子的波動性質。

10-5波粒二象性與波動力學波粒二象性

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波耳於1927年9月在義大利的一場會議中提出了：

10-5波粒二象性與波動力學波粒二象性

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位置、速度、能量、波長、頻率可被實驗測得的都是物理觀察量〔observables〕。

雖然不能同時觀測波與粒子的行為，但波與粒子的概念是相互補充、相互支持，兩者都需要。

10-5波粒二象性與波動力學波粒二象性

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迄今我們還無法造出第三種概念來描述物質，因為「語言」必須與「日常經驗」對照結合，否則所使用的言詞是無法令人明白。

10-5波粒二象性與波動力學波粒二象性

波耳的原子理論

很完整地解釋氫原子的結構與原子光譜。

無法計算光譜線的強度，對於有兩個或多個電子的原子〔如氯化鈉〕之結構與現象，則更

是無能為力。

10-5波粒二象性與波動力學波動力學

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德布羅意電子的物質波

可與定態及角動量量子化式奇妙的對應連繫起來，此絕非巧合，它強烈地暗示電子的波動行為必定與原子結構有關。

10-5波粒二象性與波動力學波動力學

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波動力學也稱量子力學

創始者─薛丁格〔ErwimSchroedinger，1887～1961，奧地利人〕

10-5波粒二象性與波動力學波動力學

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量子化

好比兩端固定的細弦上之駐波，其振動頻率必為特定不連續值，是因在固定端必須是駐波波節的理由一樣。

薛丁格1926年起以波動方程式，探討了電子在許多不同位能的環境下量子化的情形，所得到的理論結果與實驗非常符合，奠定了量子現象的理論基礎，將此新理論稱為波動力學〔wavemechanics〕。

10-5波粒二象性與波動力學波動力學

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海森堡〔WernerHeisenberg，1901～1976，德國人〕

不能同時準確測得電子的位置與速度，軌道的概念在微觀世界中是沒有意義、無法描述的，因此也不存在。

10-5波粒二象性與波動力學測不準原理

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電子在原子中所滿足波動方程式的解，雖然不能清楚描述電子的運動軌跡，但由波動方程式中所出現的解，可描述電子在原子附近，不同定態上所出現的機率。

以波動力學計算出氫原子在n＝1在不同狀態下電子的機率分布情形。圖中的明暗表示機率的上下。

10-5波粒二象性與波動力學測不準原理

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以波動力學計算出氫原子在n＝2〔含有4個不同狀態，此處僅繪出其中2個〕在不同狀態下電子的機率分布情形。圖中的明暗表示機率的上下。

10-5波粒二象性與波動力學測不準原理

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以波動力學計算出氫原子在n＝3〔含有9個不同狀態，此處僅繪出其中3個〕在不同狀態下電子的機率分布情形。圖中的明暗表示機率的上下。

10-5波粒二象性與波動力學測不準原理

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