經(jīng)典物理的困難ppt課件-閱讀頁(yè)
2025-05-18 03:49本頁(yè)面
【正文】 怎樣實(shí)現(xiàn)黑體和黑體輻射？ ? 完全被不透過(guò)輻射的壁 (可以為鐵、銅、瓷器等材料）包住，且維持在一定溫度 T的空腔，其孔的大小遠(yuǎn)比內(nèi)壁總面積小。 ? 將該空腔浸在溫度 T的恒溫槽中，使空腔壁產(chǎn)生輻射，腔內(nèi)充滿輻射能量，達(dá)到平衡熱輻射時(shí)便從孔輻射出電磁波，這就實(shí)現(xiàn)了黑體輻射。 ? 吸收或發(fā)射電磁輻射只能以“量子”方式進(jìn)行，每個(gè)“量子”的能量為 ?? nh?(4) Planck 假設(shè) 德國(guó)人 1858－ 1947 37 1)/ex p (8),( 33 ?? Tkh ννchTνEB?波段實(shí)驗(yàn)結(jié)果極為符合的普朗克黑體輻射公式： ? 普朗克理論開(kāi)始突破了經(jīng)典物理學(xué)在微觀領(lǐng)域的束縛，打開(kāi)了光的粒子性的大門(mén)。 s 稱為普朗克常數(shù) sJh ???? ? 34100 5 ??約化普 朗克常數(shù) 38 普朗克對(duì)黑體輻射的解釋 ? 在任何一個(gè)物體內(nèi)部，能量分布并不是均勻的。 ? 每一個(gè)原子都能夠以量子的形式發(fā)射電磁輻射。 ? 對(duì)于較低的頻率，所需的能量較少，即使所有這些低能量量子加在一起，對(duì)波型影響也小。彈簧的勁度系數(shù) k=。 34 ??? ?h ? 0 41 2 光電效應(yīng) Photoelectric effect ? 光電效應(yīng) :光照射某些金屬時(shí)能從表面釋放出電子的效應(yīng)。 ? 光電效應(yīng)引起的現(xiàn)象是赫茲在 1887年發(fā)現(xiàn)的 ,后經(jīng)總結(jié)得出以下規(guī)律： A 對(duì)一定的金屬存在一個(gè)臨界頻率 ?0，當(dāng) ? ?0時(shí)不論多強(qiáng)的光也不會(huì)產(chǎn)生光電子 B 每個(gè)光電子的能量只與照射光的頻率有關(guān)，而與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，光強(qiáng)只影響到光電流的強(qiáng)度，即光電子的數(shù)目 C 不論光強(qiáng)多微弱只要 ? ?0,立即觀測(cè)到光電子 42 ? 光束和物質(zhì)相互作用時(shí)，其能量并不象波動(dòng)理論所想象的那樣連續(xù)分布，而是集中在一些叫 光子 （photon）的粒子上。能量為 h ?的光子被電子吸收，其中能量的一部分用來(lái)克服金屬表面的吸引力，另一部分就是電子逃逸后的動(dòng)能 Ah νmV ??221 A：逸出功 44 (3)光電效應(yīng)解釋的實(shí)驗(yàn)證實(shí) ? 1915年，美國(guó)物理學(xué)家密立根在實(shí)驗(yàn)上精確證實(shí)了愛(ài)因斯坦給出的光電效應(yīng)定律 ? 1922年，康普頓效應(yīng)證實(shí)了光量子的存在 ? 1926年，美國(guó)化學(xué)家劉易斯將光量子正式命名為光子 (photon) ? 愛(ài)因斯坦晚年認(rèn)為：光量子概念是他一生中所 提出的最具革命的思想 45 3 原子結(jié)構(gòu)的玻爾量子論 Bohr ? 1911年， α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子的有核模型，原子是由原子核 (atomic nucleus)和核外電子 (electron)組成。 EmEn=hν ? 殼層間的能量差隨殼層靠近原子核而增加 47 玻爾的軌道角動(dòng)量的量子化條件 ? 電子圓軌道運(yùn)動(dòng)提出了軌道角動(dòng)量的量子化條件(quantization condition): . . .3,2,1, ?? nnJ ?? Bohr計(jì)算出電子的圓軌道運(yùn)動(dòng)的半徑 : ? 以及各個(gè)能級(jí)的能量： 222Zemnren??對(duì)氫原子 Z=1 2242 12 neZmE en ??? ?? 氫原子的基態(tài)軌道半徑 ： memre10221 ???? ?玻爾半徑 48 Bohr theory ? This theory published in 1913 by the Danish physicist Niels Bohr[18851962] to explain the line spectrum of hydrogen. ? He proposed that electrons could only occupy orbits in which this angular momentum had certain fixed values, h/2π， 2h/2π, 3h/2π,… nh/2π. 49 4 康普頓散射 Compton Scattering ? 康普頓散射：當(dāng)用波長(zhǎng)為?0的 X射線照射原子中的電子時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射波中出現(xiàn) ?≠ ?0 的波 ? 光子和電子的碰撞 ? 能量、動(dòng)量守恒： 39。50 Compton Scattering ? X 射線光子與“ 靜止”的“自由電子 ”發(fā)生碰撞 ? X射線的光子與靜止的自由電子之間是 彈性碰撞 ，并假設(shè)在碰撞過(guò)程中 能量守恒 ,動(dòng)量守恒 。 討論： 51 康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義 （ 1） 有力地支持了愛(ài)因斯坦 “ 光量子 ” 假設(shè)；證實(shí)了光的粒子性 （ 2）首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“ 光子具有動(dòng)量 ” 的假設(shè)； （ 3）證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。它們?cè)谂c其他物體發(fā)生作用時(shí)，是整體發(fā)生作用。 53 5 波粒二象性 waveparticle duality 經(jīng)典物理學(xué)中波動(dòng)的概念 ① 經(jīng)典波動(dòng)是可以在整個(gè)空間中傳播的周期性擾動(dòng)。 ③ 經(jīng)典粒子滿足疊加原理，可以得到干涉和衍射花樣。 ? 只有對(duì)于那些質(zhì)量非常小的物體，才能夠檢測(cè)到它們的波長(zhǎng)。 ? 1927年， Thomson做了電子束穿過(guò)多晶薄膜的衍射實(shí)驗(yàn)， 得到和 X射線相似的衍射圖樣。 ? 除電子外，實(shí)驗(yàn)陸續(xù)證明了中子、質(zhì)子及原子甚至分子都 具有波
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