光學(xué)光的量子性71√-資料下載頁
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【正文】 射線中均有波長不變成分 (λ)及波長變長成分 (λ180。)。 2. 當(dāng)散射角增加時(shí)，波長改變也隨著增加；在同一散射角下，所有散射物質(zhì)的波長改變都相同。 3. 對(duì)同一散射物質(zhì) ,λ譜線的強(qiáng)度隨 θ的增大而減小 ,λ180。譜線的強(qiáng)度隨 θ增大而增大；對(duì)不同散射物質(zhì)在同一散射角下 , λ譜線強(qiáng)度隨散射物質(zhì)的原子序數(shù)的增大而增大 , λ180。譜線的強(qiáng)度隨散射物質(zhì)的原子序數(shù)的增大而減小。 48 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難 根據(jù)經(jīng)典電磁波理論 ,當(dāng)電磁波通過散射物質(zhì)時(shí) ,物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng) ,其頻率等于入射光頻率 ,所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。 無法解釋波長改變和散射角的關(guān)系。 49 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋 光子理論認(rèn)為康普頓效應(yīng)是高能光子和低能自由電子作彈性碰撞的結(jié)果，具體解釋如下： 若光子和散射物外層電子（相當(dāng)于自由電子）相碰撞，光子有一部分能量傳給電子 ,散射光子的能量減少，因此波長變長，頻率變低。 50 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 若光子和被原子核束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞時(shí)，就相當(dāng)于和整個(gè)原子相碰撞，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，碰撞過程中光子傳遞給原子的能量很少， 碰撞前后光子能量幾乎不變，故在散射光中仍然保留有波長 ?的成分 。 因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)。 51 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 康普頓效應(yīng)的定量分析 ?hy x 0me（ 1） 碰撞前 y x ??hvm?（ 2） 碰撞后 光子在自由電子上的散射 （ 3） 動(dòng)量守恒 x θ nch ???vm?0nch ???52 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 由能量守恒 : 由動(dòng)量守恒 : ,202 cmhhmc ???? ??最后得到： 2s in2 20???cmh???,c o sc o s ???? mvchch ???,s ins in0 ??? mvch ???(康普頓散射公式 ) 此式說明： 波長改變與散射物質(zhì)無關(guān)，僅決定于散射角；波長改變隨散射角增大而增加。 .0 cmhc ??(電子的康普頓波長 ) ?A0 2 4 ?c?53 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 167。 光的波粒二象性 在討論與光的傳播有關(guān)的一系列現(xiàn)象 (光的干涉 、 衍射 、 偏振 、 雙折射 )中 ， 光表現(xiàn)出波動(dòng)本性 。 在這一章中我們看到 ， 當(dāng)光與物質(zhì)相互作用并產(chǎn)生能量或動(dòng)量的交換過程中 ， 光又表現(xiàn)出分立的量子化特征 ， 并可以用愛因斯坦的光子理論加以成功描述 。 這就是所謂的光的 “ 波粒二象性 ” 。 光子的能量： .?? h?由相對(duì)論知： .2 ?? hmc ??光子的質(zhì)量： .2chm ??54 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 光子的速度： .c??.00 ?m光子的動(dòng)量： chmcP ???.?hP ? ?、 P 是用來描述粒子的特征 ， ?、 ? 是用來描述波動(dòng)特性的物理量 ， 普朗克常數(shù) h 將這兩種特征量聯(lián)系起來 . 或 光子的靜止質(zhì)量： （真空中） 55 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 總結(jié)：光是什么？ 光既是粒子，也是波，具有波粒二象性！ 光既非經(jīng)典粒子（無靜質(zhì)量和確定軌跡）也非經(jīng)典波（能量在空間連續(xù)分布） , 是帶有波動(dòng)性的粒子，又是帶有粒子性的波。 粒子性： a. 探測(cè)時(shí)以整個(gè)粒子形式出現(xiàn)； b. 有確定的能量和動(dòng)量。 波動(dòng)性： a. 無確定軌道； b. 其行為可由隨時(shí)空振蕩的波函數(shù)描述，且波函數(shù)遵從疊加原理。 56 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 粒子論 → 波動(dòng)論 → 波粒二象性 光是一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，具有波粒二象性。它既是具有波動(dòng)性的粒子流，又是具有粒子性的電磁波。 57 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 ☆ 了解黑體輻射及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律； ☆ 了解普朗克假設(shè)； ☆ 了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及規(guī)律。深刻理解和掌握光的波粒二象性。 本章作為了解和掌握的內(nèi)容為 58 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 光學(xué)課件目錄 2022/6/4 濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院 普物教研室
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