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文档简介

15.3 康普顿效应 15.4 波尔的氢原子理论,第15章 量子物理, ,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,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,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,(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,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,说明,(2),吴有训实验结果,例0 = 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,一、氢原子光谱实验规律,记录光谱原理示意图,15.4 玻尔的氢原子理论,氢放电管,23 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,r,向心力是库仑力,由上两式得, 第 n 个定态的轨道半径为,r3=9r1,3. 角动量量子化假设,电子能量,-13.6 e V,轨道角动量,玻尔半径,r2=4r1,r1,En ( e V),氢原子能级图,-13.6,-1.51,-3.39,0,n = 1,n = 2,n = 3,n = 4,n = 5,n = 6,波数 ( 波长的倒数 ),当时实验测得,其中计算得到,里德伯 - 里兹并合原则 (1896年),卢瑟福原子的有核模型 (1911年),普朗克量子假设 (1900年),玻尔氢原子理论 (1913年),! 成功的把氢原子结构和光谱线结构联系起

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