光学原子物理复习高二

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1、光学原子物理复习广东肇庆中学吴振明2011．6．22光的本性光的本性的认识过程(1)微粒说(以牛顿为代表)：把光看成是机械微粒。(2)波动说(以惠更斯为代表)：认为光是一种机械波。(3)电磁说(以麦克斯韦为代表)：认为光是一种电磁波。(4)光子说(以爱因斯坦为代表)：认为光是光量子。经典波动理论无法解释光电效应光子说光电效应光的波粒二象发生物质波定义在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫做光电子光电效应的规律1、任何一种金属，都存在极限频率ν0，只有当入射光ν＞ν0，才能发生光电

2、效应．2、光电子的最大初动能E与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大．3、光电效应的发生几乎是瞬时的．4、光电流（光电子的定向移动产生）随入射光强度的增大而增大．1、波动理论无法解释极限频率．2、光电子最大初动能E的大小应与光强有关，与ν无关．波动理论在解释光电效应时的矛盾3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生．光子说爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．光子的能量和频率成正比：爱因斯坦光电效应方程1、逸出功：2、爱因斯坦光电效应方程：光子学

3、怎样解释光电效应呢？光子学怎样解释光电效应呢？按光子论，光子照到金属上时，某个光子的能量h全部被某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻就增加了，不需要积累能量的过程。（解释了光电效应的瞬时性）能量h的一部分消耗于电子从金属表面逸出所需要的做的功－－逸出功；剩余的能量转化为电子的初动能使电子从金属表面逃逸出来，成为光电子，即产生光电效应。（解释了最大初动能问题）7/30/2021光电管及其应用光电管应用在各种自动化装置及有声电影、无线电传真、光纤通信等技术装置里。构造图作用：光电效应能把光信号转变为电信号（而且几

4、乎同步）。如图，改变光的强弱就会从电流表中读数变化得到电流的强弱。光的波粒二象性1.光具有粒子性，也具有波动性，所以光具有的波粒二象性。2.光的波动性是一种概率波：光子在空间各点出现的可能性（概率）的大小　明条纹表示光在这个地方出现的概率大；暗条纹表示光在这个地方出现的概率小；物质波德布罗意认为：任何一个运动的物体，都具有波动性，都有一种波与它对应波长：λ=h/p,式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做物质波。分析：从红到紫，1.折射率n：增大2.频率ν：增加3.光子能量E=hν:增加4.在介质中的速率

5、v:减小5.在真空中的波长λ:减小三、玻尔理论的主要内容：1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。2、原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量为E终）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hv=E初-E终3、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。4、玻尔计算出氢的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量

6、（包括动能和势能）公式：轨道半径：rn=n2r1（n=1,2,3……)能量：En=E1/n2（n=1,2,3……)式中r1、E1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。E1=-13.6ev,r1=0.53×10-10m原子也可以从激发态向基态跃迁，电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少要辐射出能量，这一能量以光子的形式放出．原子最低能级所对应的状态叫做基态，比基态能量高的状态叫激发态

7、．原子从基态向激发态跃迁，电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加要吸收能量．光子的发射和吸收巴耳末系氢光谱各线系1.氢原子光谱2.氢原子能级结构、能级公式1、氢原子的能量是_________的。2、原子无论吸收还是辐射能量都等于原子发生跃迁的两个能级间的__________。原子辐射和吸收的光子的频率也只能是某种特定值。3、大量原子从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系。演示不连续量子化能量差电离现象：原子的电子离开原子核的束缚氢原子能级图原子电离时，外来光子的能量可以大于或等于该原子的电离能：hν≧E∞—E

8、m外来粒子的动能大于或等于该原子两个能级的能量之差时，也能使原子发生跃迁：Ek≧En—Em∞EnEm一群处于基态的氢原子在某种单色光照射下，只能发出频率为v1、v2、v3的三种光，且v1