可见光照射锌板无电子释放次课modern physics ii

PhotoelectricPhotoelectricPhotoelectricPhotoelectriceffect:Theabilityofphotonsoflighttoknockelectronsfromthesurfaceofsomemetals可⻅光照射锌板紫外线照射锌板无电子释有电子放出(称为光电子KineticEnergyofKmaxKineticEnergyofKmaxworkfunction(由金属板的性质决定光的frequency低于临界频率光的frequency超过临界频率光的frequency超过临界频率无论intensity多大都没有电子逸出随着frequency增加 随着intensity增加光电光电效应实电流表有读数,说明有电子被打出Wave-ParticleWave-ParticleDualityandMatterWave波粒二象性和物质Matterwave物质Matterwave物质爱因斯坦等人认为电磁波既有波动的性质(物质波,matterwaves),即认为任何物质都同时具有(wave-particledualitydeBroglie提出Matterwave其中pmv是粒子的动量宏观物体质量大,因此波⻓很⼩,不容易显现波动的性微观粒子质量⼩,因此波⻓较大,较容易显现波动的性电子衍射实验证明了电子具有波动Sand粒Sand粒波MatterWaveMatterWave对Bohr’sModel的解Bohr认为电子只能在特定轨道上运动,但解释不了为什么如deBroglie认为电子可看作波动稳定的电子轨道应该是使这种波动成为驻波(standingwave)的轨道,驻波的能量才不会耗散.要形成驻波,则轨道的圆周长只能是电子波长的整数倍ComptonComptoneffect康普顿效现象:x-ray照射石墨(graphite)等物质或自由电子(freeelectron)后部分光会发生散射(scattered),散射光的wavelength会变Comptoneffect康普Comptoneffect康普顿效Compton认为根据德布罗意方程光具有动量(ph/λ)光子与电子的碰撞类似于两个小球的弹性碰撞(elasticcollision),光子把电子撞飞后,为保持动量守恒自己也要向另外一个方向散射同时能量减少因此散射光频率变小,波长会变大光的波粒光的波粒二象性总结(重要CharacteristicsoflightthatindicatelightbehaveslikeaDiffraction衍Interference干涉(例如:Young’sDouble-SlitExperiment杨氏双缝实验Polarization偏CharacteristicsoflightthatindicatelightalsoactsasaBlackbodyRadiation黑体辐射(byPhotoelectricEffect光电效应(byAtomicSpectra原子光谱(byProbabilisticProbabilisticdescriptionof物质的概率描海森堡的海森堡的不确定性原粒子的位置(position)与动量(momentum)不可同时被确定SAT2Physics:SAT2Physics:Lecture10.ModernPhysicsModernPhysicsModernPhysics的主要内Quantumphysicsandatomicmodels量子物理和原子模Nuclearphysics核物structure亚原子结Sub-NuclearforceandbindingenergyNewtopicsinPhysics物理研究的前沿领Sub-atomicSub-atomic亚原子结Sub-atomicStructure亚原Sub-atomicStructure亚原子结proton质neutron中Z:原子序数(atomicnumber),代表质子数(电荷数A:质量数(atomicsmass),代表质子+中子数(质量数质子数相同,中子数不StabilityStability随着原子序数增大,稳定的原子核内中子数会逐渐超过质子.U-238有92个质子,146个中子NuclearNuclearforceandbinding核力和结合StrongnuclearforceStrongnuclearforce强作用力(核力核力:质子-质子,中子-中子,质子-中子之间都存在的一种核力的强度比电磁力要强这样才能抵消原子核中质子的斥力,使原子核稳定存在.因此核力叫“强”作用力.核力的性质在较近时是斥力在较远时是引力万有引力和库仑力都与距离平方成反比,但核力不满足InverseSquareLaw.核力的范围:10-15m以外即可忽略不(有效范围很⼩QuarkQuark夸(1)质子和中子都由3个夸克构(2)带分数电荷(3)不能单独存Bindingenergy结合Bindingenergy结合结合能(binding代表分散的质子和中子组成单个原子核时，释放的能量结合能来源于质量亏损(mass核反应中，产物的质量之和⼩于反应物的质量之和E=亏损的质量转变成能量释放出RadioactivityRadioactivityandnuclear放射性和核反三种天然放射现(1)α衰变(Alphadecay)αparticleHelium(2)β-衰变(Betadecay)电子β+衰变(Beta+decay):正电子三种天然放射现(1)α衰变(Alphadecay)αparticleHelium(2)β-衰变(Betadecay)电子β+衰变(Beta+decay):正电子(3)γ-衰变(Gammadecay)放出电磁波(EM∗三种天然放射现象说它们都会放出电伴随发生了中三种天然放射现象说它们都会放出电伴随发生了中子变质β衰变放出的电子来自原子核内光电效应放出的电子是核外电子,与原子核没有关γ∗它们都会放出光γ衰变放出的光子能量来自原子核电子跃迁(electrontransition)放出的光子,能量来自核外电子势能降Anti-particle反粒Anti-particle反粒正电子带1个单位正电荷拥有与电子一样的质量,湮灭过程能量守恒hfmc2(如反质子反中子等Neutrino中微Neutrino中微伴随着β衰变(以及很多其他核反应),会放出中微子中微子不带电质量轻(小于电子的百万分之一)中微子以接近光速运动中微子与其他物质的相互作用十分微Fission裂较重原子核Fission裂较重原子核→若干较轻原子能量来自质量亏例子原子弹核电Controlrod:absorbsneutronsandstopthereaction,e.g.boron,cadmium.ChainreactionFusion聚例子Fusion聚例子氢弹太若干较轻原子核→较重原子能量来自质量亏裂变与聚变具体方程不需掌IfaIfaneutronwasaddedtoanatomicnucleus,whichofthefollowingquantitywouldchange?I.charge(A)I(D)IIandIIIII.atomic(B)IIIII.atomic(C)III(E)IandIIand相同相同初速度的粒子在电磁场中的运相对TwopostulatesTwopostulates两个前相对性假设Allthelawsofphysicsarethesameinallinertialreferenceframe(惯性参考系).光速不变假设：Thespeedoflightinvacuumalwayshasthesamevalue,regardlessofthemotionofthesourceortheobserver.4个结论之14个结论之1(不考计算Additionofrelativisticvelocities速度叠v1v1v1v2/速度不超过光速的2个物体,其相对速度永远不会超过光4个结论之2(不考计4个结论之2(不考计算Thetimedilation时间膨胀跑的越快别人看你越年t1时间的相对性地面上的人感觉飞船上时间进程变慢飞船上的两个都是对的4个结论之3(不考计算4个结论之3(不考计算Thelengthcontraction长度收缩跑的越快1L动,与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了.在垂直于运动方向上杆的⻓度没有变化水平高速飞的硬币看起来是椭圆,而不是更小的圆.4个结论之4(不考4个结论之4(不考计算Therelativisticmass相对论质量跑的越快别人觉得你越重m1相对论认为质量会随着速度增大而增相对性动当一个有静止质相对性动当一个有静止质量的物体达到光速,其动能应为无穷大.也就需要无限多的能量才可以将其加速到光速因此,狭义相对论认为有质量的物体无法超光速m1相对论相对论与量子理经典物理(classicalphysics)可以很好地描述低速、宏观物对于高速运动的物体必须考虑相对论效应对于微观尺度的物体,必须考虑量子效应NewNewtopicsin物理研究的前沿领AgeoftheAgeofthe100多亿Hubblered光的多普勒效应与宇宙膨胀有(explosionofoldstar)氢核聚变完成后重力作用下坍塌随后爆广义相对论认为万有引力不存在实际上是质光在弯曲的空间中会发生偏广义相对论已被实验证Black广义相对论预言超大质量的星体会形成黑StringTheoryStringTheory⽬前最有希望的大⼀统理论(theoryof可以统⼀量子力学和相对认为空间有10维(加上时间共11维温度低到⼀定程度,电阻突然消⽬前的高温超导也是很低温(100多Chaos对于复杂系统,初始条件的微⼩偏差会带来结果的很大改例子蝴蝶效应天气预报三体运Newton'slawandNewton'slawandlawofuniversaldeMatter(C)ThehModelsoftheHydrogenWhichofthefollowingstatementaboutsupernovaisItisanewbornItisaItisanoldstarsthathavelargermassthenItisanoldstarsthathavelessmassthenItisveryneartotheAphysicalquantityScanbecalculatedusingtheA10%errorofwhichvariablewillhavethegreatesteffectontheaccuracyof