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量子力學的實驗基礎 本章內(nèi)容 四個主要內(nèi)容 第一節(jié) 熱輻射 定性圖述 熾熱狀態(tài) 單色輻出度 輻出度 一般輻射的復雜性 二 黑體輻射 隨物而異 故亦隨物而異 隨物而異 黑體 二 黑體輻射 黑體實驗模型 黑體輻射測量 黑體輻射規(guī)律 紫外災難 普朗克公式 三 普朗克公式及能量子假說 理論曲線 能量子假設 黑體例一 黑體例二 黑體例三 黑體例四 第二節(jié) 愛因斯坦與康普頓 光電效應實驗 一 光電效應 石英窗 光束射到金屬表面使電子從金屬中脫出的現(xiàn)象稱為光電效應 實驗基本規(guī)律 波動理論的困難 光量子理論 光子能 質(zhì) 動量式 光電效應方程 金屬中一個電子吸收一個光子的能量 紅限 逸出功數(shù)據(jù)表 光子論的成功解釋 愛因斯坦因此而獲得了1921年諾貝爾物理學獎 光電效應例題 康普頓效應概述 X射線發(fā)生散射 二 康普頓效應 偏移 散射角實驗 不同物質(zhì)實驗 散射要點歸納 偏移機理示意圖 康普頓偏移公式 有關現(xiàn)象解釋 偏移公式推導 續(xù)36 康普頓 光電效應比較 康普頓效應與光電效應都涉及光子與電子的相互作用 在光電效應中 入射光為可見光或紫外線 其光子能量為eV數(shù)量級 與原子中電子的束縛能相差不遠 光子能量全部交給電子使之逸出 并具有初動能 光電效應證實了此過程服從能量守恒定律 康普頓效應例一 康普頓效應例二 康普頓效應例三 康普頓效應例四 隨堂小議 小議鏈接1 小議鏈接2 小議鏈接3 小議鏈接4 第三節(jié) 氫原子光譜 一 氫原子光譜的譜線系 從1885年至1924年科學家們先后在可見光 紫外和紅外區(qū)發(fā)現(xiàn)了氫原子的光譜線系列 并得到普遍的實驗規(guī)律 里德伯常量 二 氫原子光譜的實驗規(guī)律 系序數(shù)m 系內(nèi)的線序數(shù)l 里茲組合原則 三 里茲組合原則 經(jīng)典理論的困難 四 經(jīng)典理論解釋原子光譜規(guī)律的困難 玻爾 定態(tài)假設 在這些軌道上運動的電子不輻射 或吸收 能量而處于穩(wěn)定狀態(tài) 稱為定態(tài) 定態(tài)軌道 量子化條件假設 頻率條件假設 電子軌道半徑 能量公式 氫光譜導出公式 算例 可能幅射的譜線波長 兩大應用 Theelementsofahelium neongaslaser LASER LightAmplificationbytheStimulatedEmissionofRadiation 1917 Einstein 1960 續(xù)上 氦氖原子 20 80 的四個主要能級圖 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 玻爾理論的局限 玻爾的氫原子理論開創(chuàng)了運用量子概念研究原子光譜的先河 同時這一理論也面臨著新的困難與考驗 第四節(jié) 德布羅意 光的波粒二象性 一 光的波粒二象性 二象性統(tǒng)計解釋 攝影底板或顯微觀察 光子衍射 物質(zhì)波假設 德布羅意公式 物質(zhì)波例一 物質(zhì)波例二 物質(zhì)波例三 電子衍射實驗 一 電子衍射實驗 電子衍射附圖一 電子衍射附圖二 電子及中子衍射