【正文】 ： 德布羅意在獲得諾貝爾獎(jiǎng)的演講 《 電子的波動(dòng)性 》 中說： 人們無法理解，為什么對于光來說，需要兩種相互矛盾的學(xué)說，即波動(dòng)說和微粒說。 德布羅意是愛因斯坦光量子假說的追隨者，但他深感愛因斯坦地光量子理論并沒有使從牛頓 惠更斯時(shí)代起就存在的光的微粒說和波動(dòng)說的分歧得到解決，只不過是使光的微粒說又重新抬頭而已。 1942年任該院常任秘書， 1962年退休，1987年 3月去世，享年 95歲。1927年由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的戴維孫 (C． J． Davisson)、革未(L． H． Germer)及英國的湯姆孫 (G． P． Thomson)通過電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)， 1929年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，成為第一個(gè)以學(xué)位論文獲得諾貝爾獎(jiǎng)金的學(xué)者。戰(zhàn)后一方面參與他哥哥的物理實(shí)驗(yàn)工作，一方面拜朗之萬為師，研究與量子有關(guān)的理論物理問題，攻讀博士學(xué)位。 1910年獲巴黎大學(xué)文學(xué)學(xué)士學(xué)位， 1913年獲理學(xué)碩士學(xué)位。 1892年 8月 15日生于下塞納的迪耶普。P : ： 研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本理論，它和相對論構(gòu)成近代物理學(xué)的兩大支柱。如它既保留了經(jīng)典的確定性軌道，又假定量子化條件來限制電子的運(yùn)動(dòng)。為人們認(rèn)識(shí)微觀世界和建立近代量子理論打下了基礎(chǔ)。 一 .量子力學(xué)的發(fā)展線索與代表人物 二 .矩陣力學(xué)的創(chuàng)立 三 .波動(dòng)力學(xué)的建立 四 .玻爾與愛因斯坦的爭論： 167。首先索末菲把氫原子中的電子看成是二維的開普勒運(yùn)動(dòng)，即有兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，并引入平面極坐標(biāo)，提出角動(dòng)量 pΦ 和動(dòng)量 pr均滿足量子化條件 (假設(shè) )： hndrphndp rr ?? ?? ,?? ?其中 n=nΦ +nr為主量子數(shù)，原子的能態(tài) E由 n決定，同一主量子數(shù)n,有 n個(gè)可能的軌道，但能量是相同的，稱 n重簡并。 20世紀(jì)曾對電子論作過研究，在論戰(zhàn)中很早就站在相對論一邊。 索末菲：德國慕尼黑大學(xué)著名德理論物理教授，擅長理論分析。這些結(jié)果都明確支持了盧瑟福 玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型。并從中總結(jié)出 α譜線的頻率公式： ）（）（ 22221111~ ??? ZR?并由此得出周期表中元素的排序是 FeCoNi；而不是按原子量的大小排列的 FeNiCo。 ： ① 它只能解釋氫光譜和類氫光譜 ， 對于稍復(fù)雜一些的原子 光譜 ， 如氫光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) ， 無法解釋； ② 不能計(jì)算譜線強(qiáng)度； ③ 玻爾理論是經(jīng)典與量子理論的混合物 ， 存在著內(nèi)在的不 協(xié)調(diào) ， 內(nèi)在的矛盾 。 從而驗(yàn)證了原子能級的存在。 即 U0↑→ Ek↑→v↑→Ip↑ Ek=2（ E2E1） 時(shí) 電子第二次使 Hg 原子激發(fā)后能量減小，不足以克服 G2P間的反壓到達(dá)極板 P，所以電流又減小至谷底。 ↑→EkE2E1 電子 Ek隨著 U0的增加而增加，電子和 Hg原子產(chǎn)生彈性碰撞，電子由于無能量損失，能克服遏止電壓作用到達(dá)極板 P形成電流，所以 IP增加。直到電子獲得的動(dòng)能 Ek=E2?E1。因此能克服 G2P間反向電壓到達(dá) P電極形成電流。 從而驗(yàn)證了玻爾理論的正確性。G P 之間加反向電壓，電子穿過 G2 達(dá)到 P 形成電流 ,作 IP ~ U0 圖。原子吸收的能量是不連續(xù)的。 3. 玻爾理論的驗(yàn)證： ， 如 曼于 1914年發(fā)現(xiàn)在紫外區(qū)的賴曼系。 否勒又提出，就這些譜線而言，其里德伯常數(shù)并不精確等于氫的 4倍。 1913年給盧瑟福去信，請求他要求光譜學(xué)家否勒()檢驗(yàn)這種氦假說。里德伯得出這個(gè)線系符合帶有半整數(shù)的巴爾末頻率公式。 ?????????? 2221342 112~nnchme?? 由定態(tài)躍遷原理 通過運(yùn)用經(jīng)典力學(xué)的計(jì)算和引入量子條件，玻爾推出了原子的玻爾半徑大小 a，并得到了定態(tài)能量En。 1)定態(tài)假設(shè)： 原子中電子的軌道不是任意的，只能取分立 的幾個(gè)，在以上軌道運(yùn)動(dòng)的電子不輻射電磁 波，原子處于相應(yīng)的定態(tài)。 ” ： 1912年 7月回到哥本哈根， 1913年初，玻爾的好友、光譜學(xué)家漢森 ()在拜訪玻爾時(shí)問到原子結(jié)構(gòu)和光譜學(xué)中的譜線有什么關(guān)系？并向玻爾詳細(xì)介紹了巴爾末的發(fā)現(xiàn)，以及誰也無法對巴爾末公式作出解釋。 ” 他將這一電子躍遷思想和光譜線聯(lián)系到一起，這樣，玻爾突然領(lǐng)悟到，他可以用這一理論解釋巴爾末公式了。但玻爾堅(jiān)信盧瑟福有核原子模型的正確性，認(rèn)為 “ 只有量子假說是擺脫困難的唯一出路 ” 。 玻爾在盧瑟福實(shí)驗(yàn)室工作期間（約 4個(gè)月），正值盧瑟福發(fā)表有核原子理論，并組織對這一理論進(jìn)行檢驗(yàn)。 1922年因?qū)υ咏Y(jié)構(gòu)和原子輻射的研究而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。玻爾于 1916年、 1927年分別提出對應(yīng)原理和互補(bǔ)原理， 1936年提出原子核的液滴核模型， 1939年創(chuàng)立核裂變理論，預(yù)言鈾的自身裂變。 1913年提出著名的玻爾原子理論。 1903年進(jìn)入哥本哈根大學(xué)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)系，大學(xué)二年級時(shí)他熱中于研究水的表面張力問題，并在丹麥皇家科學(xué)院的有獎(jiǎng)?wù)魑闹腥莴@金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢?1909年獲碩士學(xué)位， 1911年以論文 《 金屬電子論的研究 》 獲博士學(xué)位。 (18851962) 3. 玻爾理論的驗(yàn)證 5. 玻爾理論的推廣 三、玻爾的氫原子理論 玻 爾 (,18851962) 丹麥物理學(xué)家尼爾斯 計(jì)算表明，原子的壽命將僅有 1012秒。實(shí)驗(yàn)測得原子光譜是不連續(xù)的譜線。 ②用高能粒子轟擊物質(zhì)中的原子，使高能粒子穿到原子內(nèi)部發(fā)生作用，從觀察到的現(xiàn)象解釋原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。J 在獨(dú)創(chuàng)的科學(xué)研究中，我從未見過有比盧瑟福先生更加熱情和干練有為的學(xué)生。 ” 19111913年間 蓋革和馬斯頓 在盧瑟福指導(dǎo)下做了一系列 α 粒子的散射實(shí)驗(yàn) ， “ 記錄下了 100000次以上的閃爍 ，所有結(jié)果都和盧瑟福理論符合的很好 ， 結(jié)果都證明：原子中心有很強(qiáng)的電荷 ， 這個(gè)中心比原子直徑要小的多 。在論文中他寫到 ： “ 經(jīng)過思考，我認(rèn)為反向散射必定是單次碰撞的結(jié)果，而當(dāng)我作出計(jì)算時(shí)看到，除非采取一個(gè)原子的大部分質(zhì)量集中在一個(gè)微小的核內(nèi)的系統(tǒng)，是無法得到數(shù)量級的任何結(jié)果的，這就使我后來提出原子具有很小而質(zhì)量很大的核心的想法。 蓋革 為了解決這一矛盾，盧瑟福放棄比湯姆遜模型， 利用長岡半太郎的土星模型進(jìn)行計(jì)算 ， 結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本相符。 盧瑟福說 :“猶如一發(fā) 15寸的炮彈去轟一張薄紙，而炮彈卻掉過頭來擊中你自己一樣。 其概率約為1/103500。 ” 結(jié)果 ， 實(shí)驗(yàn)測得散射角大于 900的比例約為 1/8000。 1909年 ， 盧瑟福和蓋革 、 馬斯頓 ， 用氦核轟擊厚度為106米的金箔 (α 散射實(shí)驗(yàn) )。湯姆遜認(rèn)為： “ 原子內(nèi)的正電荷是均勻地分布在原子中的 ， 而并非呈粒子狀態(tài) ” 。 ： 二 .盧瑟福的行星模型 核式結(jié)構(gòu) J 動(dòng)力子模型 ： 19021903年勒納德通過作陰極射線透過金屬箔的實(shí)驗(yàn)表明，金屬中的原子并不是相互緊靠著的剛性小球，其中存在大量空隙，剛性球約占全部空間的 109。 :1904年，提出土星衛(wèi)環(huán)模型。J 原子的穩(wěn)定性和大小以及玻爾的原子模型 一 .原子模型的歷史演變 電子的發(fā)現(xiàn)，引起了人們對原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的興趣，提出了各種結(jié)構(gòu)模型。這樣，就把康普頓效應(yīng)的理論向前推進(jìn)了一步。實(shí)驗(yàn)做得非常細(xì)致，結(jié)果是在金屬鋰散射的二次射線中康普頓效應(yīng)的不變線消失了。 為了確證鋰散射的效果，吳有訓(xùn)巧妙地設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案。通過對 5種物質(zhì)進(jìn)行測量比較得出：對于給定角度，散射強(qiáng)度比隨原子序數(shù)的增大而減小。 吳有訓(xùn)認(rèn)識(shí)到這個(gè)問題對研究康普頓效應(yīng)的機(jī)理具有重要意義，就花了很大力氣系統(tǒng)地測量變線和不變線的強(qiáng)度比，以判明兩種假設(shè)孰是孰非。光子跟這些束縛電子碰撞，實(shí)際上就是跟整個(gè)原子碰撞，因此，原子的原子序數(shù)越高，不變線的強(qiáng)度越大?！? 康普頓在 1923年的論文中曾對不變線的起因提出了兩種不同的假設(shè)。他們在 1924年聯(lián)名發(fā)表題為：《 經(jīng)輕元素散射后的鉬Ｋ α 射線的波長 》 一文，論文刊登于《 美國科學(xué)院通報(bào) 》 第 10卷上?？灯疹D最初發(fā)表的論文只涉及一種散射物質(zhì)（石墨），盡管已經(jīng)獲得明確的數(shù)據(jù)，但終究只限于某一特殊條件，難以令人信服。 1925年 吳有訓(xùn) 以 《 康普頓效應(yīng) 》 的論文獲得博士學(xué)位。 1955年選聘為中國科學(xué)院院士（學(xué)部委員）。主要從事近代物理學(xué)特別是 X射線散射光譜方面的研究工作，是中國開展近代物理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的先驅(qū)者之一。 1948年選聘為中央研究院院士。 1920年畢業(yè)于南京高等師范學(xué)校。 吳有訓(xùn) :1897年 4月 2日出生，江西高安人。 ③ 當(dāng) ? =0 時(shí)，光子頻率保持不變； ? =? 時(shí)，光子頻率減小最多。 注意幾點(diǎn) : ② 散射光中有與入射光相同的波長的射線，是由于光子與原子碰撞，原子質(zhì)量很大，光子碰撞后，能量不變，散射光頻率不變。 ??I ?0??I ?045??I ?0135??I ?090????? ?o(3)波長的改變量 隨散射角 ? 的增加而增加 。對 原子量較大的物質(zhì)， 康普頓散射較弱 。 m ???? 康普頓散射的 實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)在散射光線中有與入射光波長相同的射線也有波長 大于入射光的射線 。 康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)裝置 1926年 康普頓觀量了 X射線沿各方向的散射波 ,發(fā)現(xiàn)在散射光線中有波長 大于入射光波長的現(xiàn)象 。 ” 為了解釋這一現(xiàn)象，康普頓花費(fèi)了心血， 1961年他曾回憶說： “ 從 1917年開始，我花了五年的時(shí)間，企圖調(diào)和 X射線散射強(qiáng)度分布實(shí)驗(yàn)和 .湯姆遜關(guān)于這一現(xiàn)象的電子理論，但都沒有成功。 當(dāng)時(shí)康普頓正在從事 γ 射線的研究，他立即用 X射線做散射實(shí)驗(yàn)，并將所得的結(jié)果寫成論文 《 二次 X射線的軟化 》 發(fā)表在 《 自然 》 雜志上。 康普頓因發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)、威爾遜“因發(fā)現(xiàn)用蒸汽凝聚觀察電子粒子軌跡的方法”分享了 1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 1923年康普頓利用愛因斯坦1916年提出的光量子的動(dòng)量表達(dá)式，對光子與電子的碰撞過程應(yīng)用質(zhì)能守恒和動(dòng)量守恒定律，圓滿解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 1918年美國物理學(xué)家康普頓 ()開始研究 X射線的散射， 1922年，他把 X射線投射到石墨上，以觀察被散射后的 X射線， 發(fā)現(xiàn)其中有兩種不同的頻率成分：一種頻率與入射線相同，另一種頻率則低于入射線。 可對微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大 105~108 倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。 內(nèi)光電效應(yīng) 由于半導(dǎo)體表面的電子吸收外界的光子， 使其導(dǎo)電性能增強(qiáng)的現(xiàn)象。 密立根 “ 因測量基本電荷和研究光電效應(yīng) ” 獲 1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。密立根在他 1949年為愛因斯坦 70壽辰所發(fā)賀詞中說： “ 在我的一生中我花了十年的時(shí)間檢驗(yàn)愛因斯坦方程，結(jié)果和我所有的預(yù)期相反，在 1915年我不得不宣布它毫不含糊的實(shí)驗(yàn)鑒定，盡管它似乎和我所知道的光的干涉的每一件事都相違而不合常理。由能量守恒可得出： Amvh m ?? 221?式中： A為電子逸出金屬表面所需作的功，稱為逸出功； 20 21mK mvE ?為光電子的最大初動(dòng)能。也就是說， 頻率為 ? 的 光是由大量能量為 ? =h? 光量子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動(dòng) 。 ” 1909年 9月又在德國自然科學(xué)協(xié)會(huì)上作了相關(guān)報(bào)告。 … 如果用光的能量在空間中不是連續(xù)分布的這種假設(shè)來解釋，似乎就更好理解。 1905年 6月、 1906年 3月、 11月，愛因斯坦連續(xù)發(fā)表了三篇論文 《 關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn) 》《 論光的產(chǎn)生與吸收 》《 普朗克的輻射和比熱理論 》 。 ? 從經(jīng)典波動(dòng)理論觀看， 光電子的產(chǎn)生需要一定時(shí)間的能量積累。所以，不應(yīng)該存在入射光的頻率限制。但實(shí)驗(yàn)表明 , 光電子的初動(dòng)能與入射光強(qiáng)無關(guān)。 A KGV陽極 陰極 W石英窗 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)及裝置圖 ||2102m a x UemvE k ??勒納德的解釋： 1902年他提出觸發(fā)假說：電子原本就是以某一速度在原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，光照到原子上，當(dāng)光的頻率與電子本身的振動(dòng)頻率一致時(shí) 發(fā)生共振 ，原子就以其自身的速度從原子內(nèi)部逸出。 截止頻率的發(fā)現(xiàn)： 勒納德進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光電效應(yīng)的產(chǎn)生還與入射光的頻率有關(guān)，當(dāng)光的頻率小于某一值時(shí)，無論光強(qiáng)多大，光電效應(yīng)都不能產(chǎn)生，只有大于臨界值時(shí)，光電效應(yīng)才會(huì)發(fā)生。從反向電壓的截止值推算出逸出電子的