物理学25(量子2).ppt

1、1,1、单位时间内，从阴极 K 逸出的电子数 N 与入射光的强度 I 成正比。,2、光电子的初动能与入射光的频率成线性关系，而与入射光的光强 I 无关。,4、在 的条件下，即使光强很弱，光电效应也会瞬时发生。,当 时，不论光强多大，都不能产生光电效应。,3、每种金属材料，都存在一个红限频率。,小 结：,一、光电效应,2,(1)、光是一束以光速c 运动的粒子流，该粒子称为光子。,(2)、频率为的光的一个光子的能量为,(3) 光子的质量,(4) 光子的动量,光具有波粒二象性!,3,(1) 散射线中有两种波长,（ 0）康普顿散射光,0 ：正常光,(2) 波长的改变量,仅随散射角 的增大而增大,(3)

2、 波长为0的散射光强度随散射角 的增大而减小,波长为的散射光强度随散射角 的增大而增大,(4) 同一散射角，不同的散射物，康普顿散射光光强占总光强的比例不同。,轻原子比例大,重原子比例小,三、康普顿效应,1、实验现象,4,能量守恒：,X方向动 量守恒：,Y方向动 量守恒：,2、康普顿效应公式,作用前,作用后,5,解 (1)由康普顿散射公式,在 的方向上，有两种波长的 x 射线,6,由碰撞过程能量守恒,(2) 反冲电子的动能,7,两式联立：,(3) 反冲电子的动量,由动量守恒,x方向：,y方向：,8,16.2 玻尔的氢原子理论,人们对微观世界的认识是逐步发展的：,人们由化学实验知，物质是由分子组

3、成的，分子是由原子组成的，原子不能再分，归纳出元素周期表。,（1）十九世纪末：,（2）1897 年：汤姆生发现电子，说明原子不是基本粒子， 而是可以再分的，那么原子内部的结构如何？,研究原子内部 结构和规律一 般有两种方法：,用高能粒子轰击原子；,观测受激状态下的原子辐射光谱。,一、引言,9,1、氢原子光谱的实验规律,（1）、巴耳末系（可见光区）,n=3 4 5 6 7,第一个发现氢原子光谱的是瑞士数学家巴耳末。,可见光区,并归纳如下：,-巴耳末公式,10,1890年里德伯用波长的倒数（波数）来表示 巴耳末公式，使公式具有了常见的简捷形式：,里德伯常数：,波数：,（2）、里德伯公式,（3）、赖

4、曼系（紫外区）,（4）、其他三个线系（红外区）,帕邢系,布喇开系,普芳德系,11,（5）、氢原子光谱的谱线系,帕邢系（红外）,布喇开系（近红外）,普芳德系（远红外）,巴耳末系（可见光）,赖曼系（紫外区）,12,（6）、 里兹并合原理,对氢原子,原子光谱的实验规律,(1) 谱线的波数由两个谱项的差值决定;,(3) 若k不变,n变,则给出同一谱线系中各谱线的波数;,(2) 若k变,则给出不同的谱线系,13,2、粒子散射实验（1912年）,用镭作 粒子源，在金属箔上散射。,绝大多数的粒子的散射角在 之间 ， 的粒子散射角大于 。,实验结果：,3、 卢瑟福的有核模型：,（1）、原子中心是原子核，几乎占

5、原子 全部质量，集中全部正电荷。,（2）、电子绕原子核旋转。,（3）、原子核的体积比原子的体积小得多。,14,4、有核模型的困惑,原子系统不稳定：,电子绕核作轨道运动，必有加速度。按经典电磁场理论加速运动的电荷将向外辐射电磁波。由于不断向外辐射能量，电子轨道半径将逐渐减小，最后将落在核上。,原子光谱为连续光谱：,由于：,15,二、 玻尔的氢原子理论,（1）稳定态假设,原子系统只能处在一系列不连续的稳定状态（定态），在这些稳定态中，能量只能取不连续的量值E1 ，E2 ，E3，这些能量状态对应一定的轨道。电子虽然绕核作圆周运动，但不辐射能量。,（2）跃迁假设,当原子从能量为En的稳定态跃迁到能量为

6、Ek稳定态，发射或吸收一个光子的能量,1、玻尔理论的基本假设,16,（3）轨道角动量量子化假设,只有电子绕核运动的角动量等于的整数倍的那些 轨道才是稳定的。,17,2、 玻尔理论对氢原子轨道半径和能量的计算,(1). 轨道半径：,-轨道半径公式,称为玻尔半径,轨道半径是量子化的！,18,(2). 能量公式：,（氢原子的能量=电子动能+系统势能）,当： 时，,这一状态称为基态。,基态能量,时，称为第一、第二、 激发态,19,电离能：,显然，基态氢原子的电离能：,第一激发态氢原子的电离能：,即：,能量是量子化的！,把核外电子移到无限远所需要的能量。,20,3、 里德伯公式推导,（理论值）,（实验值

7、）,21,4、玻尔理论的成功与局限,(1). 玻尔理论不仅对氢原子光谱能够解释，而对类氢离子 也能很好的说明。,例如：,按上述推导，只须把核电荷数 e 改为 Ze 即可。,(2). 玻尔理论的局限性：,只能计算谱线的频率，不能计算 光谱的强度、宽度、偏振等问题。,不能说明稍复杂一点的原子光谱。,22,解：,解：,可见光：,不能电离！,23,解：,24,解：第三激发态 n = 4,六条谱线,赖曼系3条 紫外线,巴耳末系2条 可见光,帕邢系1条 红外线,25,小 结：,1、光子与电子相互作用-康普顿散射,电子吸收光子的一部分能量,入射光波长,散射光波长,康普顿波长,散射角,、动量守恒、能量守恒,康普顿散射特点：,、 只与 有关，与其它因素无关,26,2、玻尔的氢原子理论,假设1-定态条件：,原子系统存在一系列不连续能量状态，电子绕核圆周运动，不幅射电磁波,假设2-频率条件：,能态跃迁，发射或吸收光子,假设3-量子化条件：,主量子数,基态能量,结论：,玻尔半径,27