最新[理学]第15章-量子物理教学讲义ppt.ppt

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1、[理学]第15章-量子物理康普顿仔细研究了这种效应，进一步证实了爱因斯坦提出的光子概念。由于康普顿对X射线散射研究取得的成就，于1927年获得了诺贝尔物理奖金。1920年美国物理学家康普顿在观察X射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生了变化的成分—散射束中除了有与入射束波长0相同的射线，还有波长>0的射线。一、康普顿效应康普顿(美国)A.H.Compton二、实验结果①波长的偏移∆与散射角有关②∆与散射物体无关（相对强度）三、经典理论的困难按经典电磁理论，带电粒子受到入射电磁波的作用而发生受迫振动，

2、从而向各个方向辐射电磁波，散射束的频率应与入射束频率相同，带电粒子仅起能量传递的作用。经典理论无法解释波长变长的散射线。若则,可见光观察不到康普顿效应康普顿公式表明光子假设的正确性和相对论力学的正确性微观粒子也遵守能量守恒和动量守恒定律的散射光是光子与紧束缚电子(原子核)的作用与的关系与物质无关，是光子与电子间的作用散射光子能量减小散射光波长的改变量仅与有关讨论光具有波粒二象性，光是波动性和粒子性的统一。在你所学过的大学物理中，哪些实验现象表明光具有波动性？哪些实验现象表明光具有粒子性？光在媒质中传播时，光的波动

3、性居主导地位，因而产生干涉、衍射、偏振等现象，这说明光具有波动性。而在辐射、吸收、与物质相互作用的时候，光的粒子性居主导地位，因而产生热辐射、光电效应、康普顿效应等现象。简答题康普顿效应说明在光和微观粒子的相互作用过程中，以下定律严格适用：（A）动量守恒、动能守恒；（B）牛顿定律、动能定律；（C）动能守恒、机械能守恒；（D）动量守恒、能量守恒。康普顿散射中，当散射光子与入射光子方向成夹角______时，散射光子的频率小得最多；当____时，散射光子的频率与入射光子相同。例题§15.4玻尔的氢原子理论氢原子光谱的实

4、验规律1经典有核模型的困难2玻尔氢原子理论3氢原子理论的意义和局限性4记录光谱原理示意图氢放电管2~3kV光阑全息干板三棱镜（或光栅）光源一、氢原子光谱的实验规律(2)谱线的波数可表示为两项之差(1)可见光区域分立的线状光谱(3)k=2(n=3,4,5,…)—巴耳末谱线系不同原子的特征光谱氢原子巴耳末线系光谱里德伯常数莱曼系紫外区巴耳末系可见光区布拉开系普丰德系汉弗莱系帕邢系红外区(波长)紫外区红外区可见光区(频率)二、经典有核模型的困难根据经典电磁理论，电子绕核作匀速圆周运动，作加速运动的电子将不断向外辐射电磁

5、波。1原子不断向外辐射能量，能量逐渐减小，电子旋转的频率也逐渐改变，发射光谱应是连续谱；2由于原子总能量减小，电子将逐渐接近原子核而后相遇，原子不稳定。3玻尔（Bohr·Niels）(1885—1962)丹麦现代物理学的创始人之一，在卢瑟福原子有核模型基础上提出了关于原子稳定性和量子跃迁理论的三条假设，从而完满地解释了氢原子光谱的规律，1922年玻尔获诺贝尔物理学奖。三条假设(2)频率条件(1)定态假设(3)量子化条件三、玻尔氢原子理论1.定态假设：电子在原子中特定的圆轨道上运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状

6、态，简称定态。与定态相应的能量分别为E1，E2…2.跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一定态，会发射或吸收一个光子，其频率为：③定态的能量不连续②不辐射电磁波①电子作圆周运动稳定状态（频率条件）吸收发射经典力学3.角动量量子化假设量子化条件玻尔半径(n=1)：电子能量(电离能)第n轨道电子总能量讨论基态能量——激发态能量——氢原子能级跃迁与光谱图——氢原子能级图莱曼系巴耳末系帕邢系布拉开系4.玻尔理论对氢原子光谱的解释波数(波长的倒数)里德伯常数②指出了原子能级的存在（原子能量量子化）。四、玻尔的氢原子理论的意义和

7、局限性局限性——④成功地解释了氢原子及类氢离子光谱规律。③提出了定态和角动量量子化的概念。①成功的把氢原子结构和光谱线结构联系起来。无法解释比氢原子更复杂的原子，根源在于对微观粒子的处理仍沿用了牛顿力学的观念。把微观粒子的运动视为有确定的轨道，既把微观粒子看成是遵守经典力学的质点，同时又赋予它们量子化的特征。本节主要内容§15-5德布罗意波波粒二象性1了解德布罗意假设2了解实物粒子的波粒二象性3理解物质波的描述方法光学理论发展历史表明，曾有很长一段时间，人们徘徊于光的粒子性和波动性之间，实际上这两种解释并不是对立

8、的，量子理论的发展证明了这一点。20世纪初发展起来的光量子理论，似过于强调粒子性，德布罗意企盼把粒子观点和波动观点统一起来，给予“量子”以真正的涵义。简介德布罗意（1892—1987）法国物理学家1924年他在博士论文《关于量子理论的研究》中提出把粒子性和波动性统一起来。5年后为此获得诺贝尔物理学奖。爱因斯坦誉之为“揭开一幅大幕的一角”。它为量子力学的建立提供了物理基础。