物理與光電工程學(xué)工程學(xué)院-wenkub
2023-03-09 12:42:58 本頁面
【正文】 從前，希臘人有一種思想認(rèn)為： 自然之美要由整數(shù)來表示。首先， 經(jīng)典物理學(xué)不能建立一個穩(wěn)定的原子模型。 1885年瑞士 巴爾末 發(fā)現(xiàn)紫外光附近的一個線系，并得出氫原子譜線的經(jīng)驗公式是： 是光速。 ? ， 與光強(qiáng)無關(guān) ， 光強(qiáng)只決定電子數(shù)目的多少 。這種電子稱之為光電子 。 輻射熱平衡狀態(tài) : 處于某一溫度 T下的腔壁，單位面積所發(fā)射出的輻射能量和它所吸收的輻射能量相等時，輻射達(dá)到 熱平衡狀態(tài) 。 ? (2) 光的波動性在 1803年由楊氏衍射實驗有力揭示出來 ， 麥克斯韋在 1864年發(fā)現(xiàn)的光和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系把光的波動性置于更加堅實的基礎(chǔ)之上 。 物理與光電工程學(xué)工程學(xué)院 NoImag e內(nèi)容 第一節(jié) 經(jīng)典物理學(xué)的困難 第二節(jié) 光的波粒二象性 第三節(jié) 原子結(jié)構(gòu)的波爾理論 第四節(jié) 微光粒子的波粒二象性 物理與光電工程學(xué)工程學(xué)院 NoImag e167。 1 經(jīng)典物理學(xué)的困難 ? (一 ） 經(jīng)典物理學(xué)的成功 ? 19世紀(jì)末 ， 物理學(xué)理論在當(dāng)時看來已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)完善的階段 。 物理與光電工程學(xué)工程學(xué)院 NoImag e（ 二 ） 經(jīng)典物理學(xué)的困難 ? 但是這些概念，在進(jìn)入 20世紀(jì)以后，受到了沖擊。 （ 1） 黑體輻射 熱平衡時，空腔輻射的能量密度，與輻射的波長的分布曲線，其形狀和位置只與黑體的絕對溫度 T 有關(guān) 而與黑體的 形狀 和材料 無關(guān) 。 實驗發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)有兩個突出的特點： ? v0 只有當(dāng)光的頻率大于某一定值 v0 時 ， 才有光電子發(fā)射出來 。 光電效應(yīng)的這些規(guī)律是經(jīng)典理論無法解釋的 。常數(shù)是氫的其中 CRydbergmRnnCRHH,100967 ,5,4,31211722?????????? ?? ??2211HR C n mmn???? ? ??????這就是著名的 巴爾末公式 （ Balmer）。 根據(jù)經(jīng)典電動力學(xué)，電子環(huán)繞原子核運動是加速運動，因而不斷以輻射方式發(fā)射出能量，電子的能量變得越來越小，因此繞原子核運動的電子，終究會因大量損失能量而“掉到”原子核中去，原子就“崩潰”了，但是，現(xiàn)實世界表明，原子穩(wěn)定的存在著。例如： 奏出動聽音樂的弦的長度應(yīng)具有波長的整數(shù)倍 。作為輻射原子的模型， Planck 假定： 物理與光電工程學(xué)工程學(xué)院 ?該式稱為 Planck 輻射定律 Planck 線 能量密度 ? (104 cm) 0 5 10 （ 1）原子的性能和諧振子一樣，以給定的頻率 v 振蕩； （ 2）黑體只能以 E = hv 為能量單位不連續(xù)的發(fā)射和吸收輻射能量，而不是象經(jīng)典理論所要求的那樣可以連續(xù)的發(fā)射和吸收輻射能量。 根據(jù)他的理論，電磁輻射不僅在發(fā)射和吸收時以能量 hν 的微粒形式出現(xiàn)，而且以這種形式在空間以光速 C 傳播，這種粒子叫做光量子，或光子。 上式亦表明光電子的能量只與光的頻率 v 有關(guān)，光的強(qiáng)度只決定光子的數(shù)目，從而決定光電子的數(shù)目。 20221CEVC???0?其 中 是 粒 子 的 靜 止 質(zhì) 量 。 的 X光，且 λ39。該效應(yīng)有如下 2 個特點： 經(jīng)典電動力學(xué)不能解釋這種新波長的出現(xiàn)，經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為電磁波被散射后，波長不應(yīng)該發(fā)生改變。 總是比入射波波長（ λ39。 （ 3）證 明 根據(jù)能量和動量守恒定律： k? ? k’? mv ????????????vmkkcmmc??????? 202??kccc ???? ?????? 22代入 得： 20 )()( cmmkkc ????? 物理與光電工程學(xué)工程學(xué)院 NoImag e兩式兩邊平方： )1()()2( 220232 cmmkkkk ??????? )2()()cos2( 2222 mvkkkk ????? ??（ 2）式 — （ 1）式得： 2023222 )2()()cos1(2 cmmmmmvkk ?????? ??2022022222 2)(2sin4 cmmcmcvmkk ???????2201cvmm???運動質(zhì)量 ?代入 20220222220 2)(1cmmcmcvcvm ?????202202222220 2)()( cmmcmcvcvcm ?????? 物理與光電工程學(xué)工程學(xué)院 200 )(2 cmmm ??kc??所以 )(2sin2 02
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