原子物理学--第二章ppt课件.ppt

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1、第二章原子的量子态:玻尔模型2-1背景知识2-2玻尔模型2-3实验验证之一:光谱2-4实验验证之二:夫兰克—赫兹实验2-5玻尔模型的推广2-6玻尔理论的地位2-1背景知识量子假说根据之一:黑体辐射量子假说根据之二:光电效应光谱2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(1)黑体：对任何波长的入射电磁波都吸收而无反射的物体。如小孔空腔，太阳，高温炉等黑体并不一定是黑色的，黑体虽无反射,但可以有辐射热辐射所有物体（包括黑体）,只要温度不为零,均向外辐射电磁波平衡热辐射物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量小孔空腔2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(2)黑体

2、辐射本领单位时间从黑体的单位面积上所发射出去的波长在附近单位波长范围内的能量大小总辐射本领与2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(3)辐射场的能量密度频率附近单位频率范围内的能量密度黑体辐射本领与辐射场的能量密度小孔(黑体)辐射本领与腔内热平衡时的辐射场的能量密度的关系基尔霍夫定律黑体与辐射达到热平衡时,随变化曲线的形状与位置只与T有关,而与空腔的形状及组成的物质无关黑体辐射本领实验曲线2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(4)规律：(1)曲线随T的升高而提高(2)曲线随连续变化，每条曲线有一峰值(3)随T的升高，峰值波长m减小黑体的辐射定律

3、维恩位移定律(电磁理论和热力学理论得到)斯特藩-玻耳兹曼定律(电磁理论和热力学理论得到)=5.6705110-8W/m2·K4(斯特藩常数)2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(5)经典物理学所遇到的困难(1)维恩的半经验公式---假设黑体辐射能谱分布类似于麦克斯韦速率分布，推出2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(6)在低频段，维恩线偏离实验曲线！经典物理学所遇到的困难(2)瑞利—金斯公式--根据经典的能量均分原理导出2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(7)在高频段(紫外区)与实验明显不符，短波极限为无限大—“紫外灾难”！普朗克公式(1)普朗克

4、的经验公式–构造2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(8)该结果与实验结果惊人地相符普朗克公式(2)普朗克的能量子假设腔壁中带电谐振子的能量以及它们吸收或辐射的能量都是量子化的;频率为的振子能量只能取h的整数倍.h称为能量子普朗克常数对普朗克公式由0积分即得斯特藩-玻耳兹曼定律对普朗克公式求极值，即得维恩位移定律2-1-1量子假说根据之一:黑体辐射(9)2-1-2量子假说根据之二:光电效应(1)光电效应金属在光的照射下发射电子的现象.所发射的电子称为光电子实验装置GD为光电管，光通过石英窗口照射阴极K，光电子从阴极表面逸出。光电子在电场加速下

5、向阳极A运动，形成光电流。2-1-2量子假说根据之二:光电效应(2)实验规律(1)饱和电流与入射光强成正比单位时间内，阴极溢出的光电子数与入射光强成正比光强较强光强较弱饱和电流截止电压2-1-2量子假说根据之二:光电效应(3)实验规律(2)加反向电压至Ua(截止电压)时光电流为零光电子溢出时有最大初动能.能量关系满足截止电压和入射光频率成线性关系(1)最大动能与入射光频率成线性关系，而与入射光强无关实验规律(3)截止电压和入射光频率成线性关系(2)光电子是即时发射的，无论光强如何，弛豫时间不超过10-9s2-1-2量子假说根据之二:光电效应(4)存在

6、截止频率(红限)红限光波动理论的缺陷(1)金属中电子吸收光能逸出,其初动能决定于光振动振幅,即由光强决定实验结果初动能与入射光频率相关，而与入射光强无关光强能量足够，光电效应对各种频率的光都会发生实验结果存在截止频率(红限)2-1-2量子假说根据之二:光电效应(5)光波动理论的缺陷(2)电子吸收光波能量只有到一定量值时，才会从金属中逸出实验结果光电子是即时发射的爱因斯坦光子理论(1)光子假说一束光就是一束以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子。频率为的光的每一光子具有能量h2-1-2量子假说根据之二:光电效应(6)爱因斯坦光子理论(2)光电效应方程一

7、个电子吸收一个光子，由能量守恒有2-1-2量子假说根据之二:光电效应(7)光子能量逸出功光电效应的解释光强大光子数多单位时间内释放的光电子数多光电流大光电子动能与光频率成线性关系A/h才产生光电效应，即存在截止频率(红限)光子能量一次地被一个电子吸收，不需要积累能量的时间2-1-2量子假说根据之二:光电效应(8)2-1-3光谱(1)原子光谱原子发射的电磁辐射的强度I随波长（或波数）的分布光谱用光谱仪测量不同的光源有不同的光谱.氢灯作光源得到氢光谱6563A4861A4341A4102A3646A氢原子光谱的实验规律(1)里德伯公式:氢原子光

8、谱的经验公式2-1-3光谱(2)不同的n对应不同的谱系；当n一定时，每一n’值对应于一条谱线R