量子光學(xué)基礎(chǔ)課件

§21-1引言

十九世紀(jì)末，經(jīng)典物理已發(fā)展得相當(dāng)成熟，人們認(rèn)為，對(duì)物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)完成。海王星的發(fā)現(xiàn)和電磁理論對(duì)波動(dòng)光學(xué)的成功解釋，更使人感到經(jīng)典物理似乎可以解決所有問題.。當(dāng)時(shí)很多物理學(xué)家都認(rèn)為：物理學(xué)的大廈已基本建成，后輩物理學(xué)家只要做些修補(bǔ)工作就行了。

然而在人類即將跨入20世紀(jì)的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)了某些無法用經(jīng)典理論解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：M－M實(shí)驗(yàn)“零結(jié)果”熱輻射“紫外災(zāi)難”。1900年，Kelvin在新千年的祝詞中把此稱為是晴朗的物理學(xué)天空中出現(xiàn)的“兩朵烏云”。這些矛盾迫使人們跳出傳統(tǒng)的物理學(xué)框架，去尋找新的解決途徑。§21-1引言十九世紀(jì)末，經(jīng)典1

人類跨入20世紀(jì)的時(shí)候，物理學(xué)也開始了新的紀(jì)元——從經(jīng)典物理走向了近代物理。

量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的歷史.其間，經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到20世紀(jì)30年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論.黑體輻射實(shí)驗(yàn)量子理論誕生邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)相對(duì)論誕生人類跨入20世紀(jì)的時(shí)候，物理學(xué)也開始了新的紀(jì)元—2-----熱能傳遞的重要方式之一。一、熱輻射

一個(gè)具有一定溫度的物體，受熱就會(huì)發(fā)光，熱量（或熱能）會(huì)向四面八方發(fā)射----輻射。溫度越高輻射能量越多，稱為熱輻射。1.熱輻射的特點(diǎn)①熱輻射的實(shí)質(zhì)是電磁輻射②溫度不同時(shí),輻射的波長(zhǎng)（或頻率）也不同。③任何一種物質(zhì)不僅能發(fā)射熱輻射，同時(shí)還能吸收熱輻射，兩者同時(shí)進(jìn)行。④吸收本領(lǐng)強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)射本領(lǐng)也強(qiáng)?！?1-2.普朗克的能量子假說

低溫物體發(fā)出的是紅外光，熾熱物體發(fā)出的是可見光，極高溫物體發(fā)出的是紫外光。-----熱能傳遞的重要方式之一。一、熱輻射一個(gè)具3紅外照相機(jī)拍攝的人的頭部的熱圖

熱的地方顯白色，冷的地方顯黑色紅外照相機(jī)拍攝的人的頭部的熱圖熱的地方顯白色，冷的地4維恩設(shè)計(jì)的黑體

2.黑體：能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無反射的物體，黑體是理想化模型，——小孔空腔即使是煤黑、黑琺瑯對(duì)太陽光的吸收也小于99%。

電磁波射入小孔后，很難再?gòu)男】字猩涑觥?/p>

單位時(shí)間內(nèi)，從物體單位表面發(fā)出的頻率在

附近單位頻率間隔內(nèi)的電磁波的能量。①單色輻出度M：②輻出度

溫度T時(shí)單位時(shí)間內(nèi)、單位面積整個(gè)頻率范圍內(nèi)的輻射出能量。3.熱輻射的描述方法描寫物體輻射本領(lǐng)的物理量。維恩設(shè)計(jì)的黑體2.黑體：能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無反射5二.黑體輻射譜（M～關(guān)系）的規(guī)律1.黑體輻射測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置

會(huì)聚透鏡黑體平行光管棱鏡熱電偶測(cè)M(T)2.黑體輻射譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律048105

6000K3000K不同溫度下的黑體輻曲線如圖19世紀(jì)末，許多物理學(xué)家欲從理論上導(dǎo)出黑體的單色輻射出度M

和υ的關(guān)系式。二.黑體輻射譜（M～關(guān)系）的規(guī)律1.黑體輻射測(cè)量的6三.經(jīng)典物理學(xué)遇到的困難▲著名公式之一：維恩公式1896年維恩從熱力學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得:，為常量1911年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者—維恩德國(guó)人1864-1928

熱輻射定律的發(fā)現(xiàn)維恩公式在高頻段與實(shí)驗(yàn)曲線符合得很好，但在低頻段明顯偏離實(shí)驗(yàn)曲線。維恩公式實(shí)驗(yàn)曲線10-14Hz6543210M／(10-9W/(m2.HZ)123三.經(jīng)典物理學(xué)遇到的困難▲著名公式之一：維恩公式18967▲

著名公式之二：瑞利—金斯公式1900年瑞利和金斯從經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論（能量均分）推導(dǎo)得:1904年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者—瑞利英國(guó)人1842-1919實(shí)驗(yàn)曲線10-14Hz6543210M／(10-9W/(m2.HZ)123瑞利--金斯公式“紫外災(zāi)難”！該公式在低頻段與實(shí)驗(yàn)曲線符合得很好。但在高頻段不符。▲著名公式之二：瑞利—金斯公式1900年瑞利和金斯從810-14Hz6543210M／(10-9W/(m2.HZ)T=2000K實(shí)驗(yàn)曲線和普朗克公式維恩公式瑞利—金斯公式123

由經(jīng)典理論導(dǎo)出的M(T)～公式都與實(shí)驗(yàn)曲線不完全符合！這正所謂是“物理學(xué)晴朗天空中的一朵烏云!”10-14Hz6M／(10-9W/(m2.HZ)T91900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克為了得到與實(shí)驗(yàn)曲線相一致的公式，摒棄了經(jīng)典物理能量連續(xù)概念，提出了一個(gè)與經(jīng)典物理學(xué)概念截然不同的“能量子”假設(shè).四.普朗克的量子論的誕生——普朗克公式該公式在全波段與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驚人地符合！

他指出：輻射物質(zhì)中存在著帶電諧振子，這些諧振子吸收或輻射的能量是間斷的不連續(xù)的，輻射“能量子”的能量普朗克由此導(dǎo)出了的輻射公式1900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克為了得到與實(shí)驗(yàn)曲線相一致的10▲普朗克公式的得出，是理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的典范?！孔诱撌遣桓綄儆诮?jīng)典物理的全新的理論，它的發(fā)展在此后又經(jīng)過了十幾年的曲折和反復(fù)。▲

1918年P(guān)lanck

60歲時(shí)獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。▲

1900.12.14.Planck把“關(guān)于正常譜中能量分布的理論”的論交到了德國(guó)自然科學(xué)會(huì)，這一天后來被定為“量子論的誕生日”。普朗克德國(guó)人(1858-1947)發(fā)現(xiàn)能量子▲普朗克公式的得出，是理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的典范?！孔诱撌遣?1一光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)規(guī)律紅限頻率（截止）

幾種純金屬的截止頻率

僅當(dāng)>0時(shí)才發(fā)生光電效應(yīng)，截止頻率與材料有關(guān)與光強(qiáng)無關(guān).金屬截止頻率4.5455.508.06511.53銫鈉鋅銥鉑19.29光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。

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)。產(chǎn)生的電子稱為“光電子”。21-3愛因斯坦的光量子假說------光電效應(yīng)AV一光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)規(guī)律紅限頻率（截12遏止電壓U0:

加反向電壓，當(dāng)電壓達(dá)到某一值U0時(shí)，光電流恰為0。U0叫遏止電壓

瞬時(shí)性

遏止電壓與入射光頻率具有線性關(guān)系.與光強(qiáng)無關(guān)。當(dāng)光照射到金屬表面上時(shí)，幾乎立即就有光電子逸出光強(qiáng)度大光強(qiáng)度小光電流與光強(qiáng)的關(guān)系不變

一定時(shí)，電流飽和值與入射光的強(qiáng)度成正比光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而線性增大，與光強(qiáng)無關(guān)。遏止電壓U0:加反向電壓，當(dāng)電壓達(dá)到某一值U0時(shí)，光13

按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有一定的時(shí)間來積累，一直積累到足以使電子逸出金屬表面為止.與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符.3.經(jīng)典理論遇到的困難

紅限問題

瞬時(shí)性問題

按經(jīng)典理論,無論何種頻率的入射光,只要其強(qiáng)度足夠大，就能使電子具有足夠的能量逸出金屬.與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符.光電子初動(dòng)能只與光頻率成正比，而與入射光強(qiáng)無關(guān)無法解釋。按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有3.經(jīng)典理14二、愛因斯坦的光量子理論每個(gè)光子能量

當(dāng)普朗克還在尋找他的能量子的經(jīng)典理論的根源時(shí)，愛因斯坦卻大大發(fā)展了能量子的概念。1.愛因斯坦光量子假設(shè)（1905）：

一束光就是以速率c運(yùn)動(dòng)的粒子組成的粒子流，這些粒子叫光量子（簡(jiǎn)稱光子）。光強(qiáng) N：光子數(shù)(流通)量2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程

在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗為電子逸出功A，另一部分變?yōu)楣怆娮拥膭?dòng)能。二、愛因斯坦的光量子理論每個(gè)光子能量當(dāng)普朗15逸出功產(chǎn)生光電效應(yīng)條件條件

光強(qiáng)越大，光子數(shù)目越多，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光電子數(shù)目越多，飽和光電流越大.（>0

時(shí)）

光子射至金屬表面，一個(gè)光子攜帶的能量h

將一次性被一個(gè)電子吸收，若>0

，電子立即逸出，無需時(shí)間積累（瞬時(shí)性）.3.光子理論對(duì)光電效應(yīng)的解釋

對(duì)同一種金屬，A一定，Ek∝

，與光強(qiáng)無關(guān).光強(qiáng)度大光強(qiáng)度小不變

當(dāng)h＜A時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)逸出功產(chǎn)生光電效應(yīng)條件條件光強(qiáng)越大，光子數(shù)目越多，即單位16例1

波長(zhǎng)為450nm的單色光射到純鈉的表面上.求（1）這種光的光子能量和動(dòng)量；

（2）光電子逸出鈉表面時(shí)的動(dòng)能；

（3）若光子的能量為2.40eV，其波長(zhǎng)為多少？解（1）（2）（3）(逸出功A=2.28eV)例1波長(zhǎng)為450nm的單色光射到純鈉的表面上.求（1）這17例2.鋁表面電子的逸出功為6.72×10-19J，今有波長(zhǎng)為l

=2.0×10-7m的光投射到鋁表面上．試求：（1）由此產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能；（2）遏止電勢(shì)差；（3）鋁的紅限波長(zhǎng)．產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為[解]（1）光子的能量為根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν–A=3.23×10-19(J)E=hν=hc/lhν=Ek+A（2）遏止電勢(shì)差為∴U0=Ek/e=2.0(V)eU0=Ek（3）鋁的紅限頻率為ν0

=A/h，紅限波長(zhǎng)為l

0

=c/ν0

=hc/A=2.96×10-7(m)．例2.鋁表面電子的逸出功為6.72×10-19J，今有波長(zhǎng)為18例3.用波長(zhǎng)l=410nm的單色光照射某金屬表面，若產(chǎn)生的光電子的最大動(dòng)能Ek=1.00eV，試求能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最大波長(zhǎng)是多少？例3.用波長(zhǎng)l=410nm的單色光照射某金屬表面，若194.光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用光控繼電器、自動(dòng)控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警等.放大器接控件機(jī)構(gòu)光光控繼電器示意圖4.光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用光控繼電器、自動(dòng)控制、放大器接20三、光的波粒二象性描述光的粒子性

描述光的波動(dòng)性

光子

相對(duì)論能量和動(dòng)量關(guān)系（2）粒子性：（光電效應(yīng)等）（1）波動(dòng)性：

光的干涉和衍射三、光的波粒二象性描述光的描述光的光子相對(duì)論能量21例1：已知某金屬的逸出功為A，用頻率為1的光照射能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則該金屬的紅限頻率o=

_____，且遏止電勢(shì)差Ua=

__________。例2：金屬的光電效應(yīng)的紅限頻率依賴于：

(A)入射光的頻率。(B)入射光的強(qiáng)度。(C)金屬的逸出功。(D)入射光的頻率和金屬的逸出功。

例3：設(shè)用頻率為1和2的兩種單色光，先后照射同一種金屬均能產(chǎn)生光電效應(yīng)。已知金屬的紅限頻率為o，測(cè)得兩次照射時(shí)的遏止電壓Ua2=

2Ua1，則這兩種單色光的頻率有如下關(guān)系：

(A)2=

1

o。(B)2=

1+

o。

(C)2=

21

o。(D)2=

1

2o。［C］A/h(h1-A)/e［C］例1：已知某金屬的逸出功為A，用頻率為1的光照射能產(chǎn)生光電22例4：以一定頻率的單色光照射在某種金屬上，測(cè)出其光電流曲線在圖中用實(shí)線表示。⑴

保持照射光的強(qiáng)度不變，增大頻率；測(cè)出其光電流曲線在圖中用虛線表示。滿足題意的圖，是_______。

I

I

I

I

oUoUoUoU(A)(B)

(C)(D)

I

I

I

IOU

OU

OU

OU(A)(B)(C)(D)

⑵

保持照射光的頻率不變，增大強(qiáng)度。測(cè)出其光電流曲線在圖中用虛線表示。滿足題意的圖，是_______。例4：以一定頻率的單色光照射在某種金屬上，測(cè)出其光電流曲線在23例5：關(guān)于光電效應(yīng)有下列說法中正確的是________。(1)任何波長(zhǎng)的可見光照射到任何金屬表面都能產(chǎn)生光電效應(yīng)；(2)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率的光照射時(shí)，釋出的光電子的最大初動(dòng)能也不同；(3)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率、強(qiáng)度相等的光照射時(shí)，單位時(shí)間釋出的光電子數(shù)一定相等；(4)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則當(dāng)入射光頻率不變而強(qiáng)度增大一倍時(shí)，該金屬的飽和光電流也增大一倍。例5：關(guān)于光電效應(yīng)有下列說法中正確的是________。(1241.實(shí)驗(yàn)規(guī)律192223年康普頓研究了X射線在石墨上的散射，從動(dòng)量角度進(jìn)一步證實(shí)了光子理論。

光闌X

射線管探測(cè)器X

射線譜儀0散射波長(zhǎng)0,

石墨體(散射物質(zhì))0四、康普頓散射

散射出現(xiàn)了≠0的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。1.實(shí)驗(yàn)規(guī)律192223年康普頓研究了X射線25散射曲線的三個(gè)特點(diǎn)：1.除原波長(zhǎng)0外，出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方面的新的散射波長(zhǎng)2.新波長(zhǎng)隨散射角

的增大而增大。3.當(dāng)散射角增大時(shí)，原波長(zhǎng)的譜線強(qiáng)度降低，而新波長(zhǎng)的譜線強(qiáng)度升高。X

射線散射曲線的三個(gè)特點(diǎn)：1.除原波長(zhǎng)0外，出現(xiàn)了移向26

康普頓用光子理論做了成功的解釋：▲

X射線光子與“靜止”的“自由電子”彈性碰撞▲碰撞過程中能量與動(dòng)量守恒2.康普頓效應(yīng)的理論解釋

經(jīng)典電磁理論難解釋為什么有≠0的散射，

碰撞光子把部分能量傳給電子e自由電子（靜止）θm0h

光子的能量

散射X射線頻率

波長(zhǎng)康普頓用光子理論做了成功的解釋：▲X射線光子與“靜止”的273.波長(zhǎng)變化與關(guān)系反沖電子光子與電子碰撞碰撞過程能量守恒初態(tài)電子靜止,質(zhì)量為m0，末態(tài)質(zhì)量為m，動(dòng)量守恒①②③3.波長(zhǎng)變化與關(guān)系反沖電子光子與電子碰撞碰撞過程能量守恒初28有其中稱為康普頓波長(zhǎng)散射波長(zhǎng)改變量①

②③消去v,,m,同時(shí)考慮新散射波長(zhǎng)

>0(入射波長(zhǎng))，波長(zhǎng)的偏移=0

只與散射角

有關(guān)，和散射物質(zhì)無關(guān)。有其中稱為康普頓波長(zhǎng)散射波長(zhǎng)改變量①②③消去v,,m,29注意幾點(diǎn)①.散射波長(zhǎng)改變量的數(shù)量級(jí)為10-12m，對(duì)于可見光波長(zhǎng)~10-7m，<<，所以觀察不到康普頓效應(yīng)。②.散射光中有與入射光相同的波長(zhǎng)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。④.光具有波粒二象性，在傳播過程中，表現(xiàn)為波動(dòng)性，光與物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)為粒子性。③.當(dāng)=0

時(shí)，光子頻率保持不變；=

時(shí)，光子頻率減小最多。X

射線注意幾點(diǎn)①.散射波長(zhǎng)改變量的數(shù)量級(jí)為10-12m，304.康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義▲支持了“光量子”概念，進(jìn)一步證實(shí)了▲

首次實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦提出的“光量子具有動(dòng)量”的假設(shè)▲

證實(shí)了在微觀領(lǐng)域的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。康普頓獲得1927年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。p=E/c=h/c=h/E=h

康普頓（A.

H.Compton)美國(guó)人(1892-1962）4.康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義▲支持了“光量子”概念，進(jìn)一步證31[解]根據(jù)康普頓散射公式得波長(zhǎng)變化為例1.康普頓散射中入射x射線的波長(zhǎng)是=0.70×10-10m，散射的x射線與入射的x射線垂直．求:散射x射線的波長(zhǎng)=2.426×10-12(m)散射線的波長(zhǎng)為=

+=0.72426×10-10(m)[解]根據(jù)康普頓散射公式得波長(zhǎng)變化為例1.康普頓散射中入射322.

康普頓散射的主要特點(diǎn)為：(A)散射光的波長(zhǎng)均比入射光波長(zhǎng)短，且隨散射角增大而減小，但與散射體無關(guān)。(B)散射光的波長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)相同，與散射體，散射角的性質(zhì)無關(guān)。(C)散射光中既有與入射光波長(zhǎng)相同的，也有比入射光波長(zhǎng)長(zhǎng)和波長(zhǎng)短的，這與散射體的性質(zhì)有關(guān)。(D)散射光中有些波長(zhǎng)比入射光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，且隨散射角增大而增大，有些散射光波長(zhǎng)與入射光波長(zhǎng)相同，這都與散射體的性質(zhì)無關(guān)。(D)3.

在x

射線散射實(shí)驗(yàn)中，若散射光波長(zhǎng)是入射光波長(zhǎng)的1.2倍，則入射光光子能量0與散射光光子能量

之比

0/

為：(B)2.康普頓散射的主要特點(diǎn)為：(D)3.在x射線33紅藍(lán)紫6562.8?4340.5?4861.3?一.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子的可見光光譜：21-4氫原子光譜玻爾理論巴耳末分析這些譜線后，得到經(jīng)驗(yàn)公式：波數(shù)紅藍(lán)紫6562.8?4340.5?4861.3?一.氫原子34萊曼系紫外巴爾末系可見光帕邢系布拉開系普豐德系漢弗萊系紅外氫原子光譜中，除可見光部分的巴爾末系譜線外還有紫外和紅外線部分的譜線。萊曼系紫外巴爾末系可見光帕邢系布拉開系普豐德系漢弗萊系紅外氫35

波數(shù)R=1.0973731568549107m-1——里德伯常數(shù)——里德伯方程1890年瑞典物理學(xué)家里德伯給出氫原子光譜公式可見光巴爾末系，m=2；（1885）帕邢系，m

=3；（1908）布拉開系，m=4；（1922）普豐德系，m=5；（1924）漢弗萊系，m=6；（1953）紅外紫外萊曼系，m=1；（1916）波數(shù)R=1.0973731568549107m-1——36二、經(jīng)典核模型的困難

根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，作加速運(yùn)動(dòng)的電子將不斷向外輻射電磁波.+

原子不斷地向外輻射能量，能量逐漸減小，電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率也逐漸改變，發(fā)射光譜應(yīng)是連續(xù)譜；

由于原子總能量減小，電子將逐漸的接近原子核而后相遇，原子不穩(wěn)定.+

原子核結(jié)構(gòu)模型很好的解釋了α離子散射實(shí)驗(yàn).但氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律卻使經(jīng)典理論陷入困境。1913年，玻爾將原子的核結(jié)構(gòu)模型與愛因斯坦的光量子假設(shè)結(jié)合起來，提出了玻爾原子理論.并為此獲得1922年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。二、經(jīng)典核模型的困難根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核作勻速371.玻爾的三個(gè)假設(shè)

假設(shè)一電子在原子中，可以在一些特定的軌道上運(yùn)動(dòng)而不輻射電磁波，這時(shí)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（定態(tài)），并具有一定的能量.———量子化定態(tài)假設(shè)量子化條件頻率條件

假設(shè)二電子以速度在半徑為的圓周上繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有電子的角動(dòng)量

等于的整數(shù)倍的那些軌道是穩(wěn)定的.——角動(dòng)量量子化假設(shè)主量子數(shù)假設(shè)三當(dāng)原子從高能量的定態(tài)躍遷到低能量的定態(tài)時(shí)，要發(fā)射頻率為的光子—能級(jí)躍遷決定光的頻率三、氫原子的玻爾理論1.玻爾的三個(gè)假設(shè)假設(shè)一電子在原子中，可以在一些38由假設(shè)2量子化條件由牛頓定律----玻爾半徑2.氫原子軌道及能級(jí)公式第

軌道電子總能量=動(dòng)能+原子核相互作用勢(shì)能(1)軌道半徑：由假設(shè)2量子化條件由牛頓定律----玻爾半徑2.氫原子軌道39

n=1的狀態(tài)稱基態(tài)，

n>1的狀態(tài)稱激發(fā)態(tài)。其中n=1,2,3,…稱為主量子數(shù).（2）氫原子能量：

氫原子能級(jí)圖自由態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)（電離能）基態(tài)能量激發(fā)態(tài)能量能量是量子化的-----能級(jí)類氫離子的能量Z：原子序數(shù)n=1的狀態(tài)稱基態(tài)，n>1的狀態(tài)稱激發(fā)態(tài)。其中n=40里德伯常量R當(dāng)電子在不同的能級(jí)間躍遷時(shí)輻射---發(fā)射光譜：氫原子光譜：氫原子能級(jí)躍遷與光譜系萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開系紫外可見光紅外3.玻爾理論對(duì)氫原子光譜的解釋里德伯常量R當(dāng)電子在不同的能級(jí)間躍遷時(shí)輻射---發(fā)射光譜：41盧瑟福的原子的核式模型普朗克、愛因斯坦量子化光譜實(shí)驗(yàn)給出的光譜公式玻爾理論（假設(shè)、直覺）

玻爾理論很好地解釋了氫原子及類氫離子的光譜規(guī)律，并從理論上計(jì)算出了Rn，且與實(shí)驗(yàn)吻合很好。正確地指出原子能級(jí)的存在（原子能量量子化）；提出了定態(tài)和角動(dòng)量量子化的概念。4.玻爾理論意義：弗蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子能級(jí)的存在盧瑟福的原子的核式模型普朗克、愛因斯坦量子化光譜實(shí)驗(yàn)給出的光425.氫原子玻爾理論的困難（1）無法解釋比氫原子更復(fù)雜的原子；（2）對(duì)譜線的強(qiáng)度、寬度無能為力；（3）把微觀粒子看成是遵守經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)，又賦予它們量子化的特征，存在邏輯上的缺點(diǎn)，是半

經(jīng)典半量子理論。（4）把微觀粒子的運(yùn)動(dòng)視為有確定的軌道是不正確的；5.氫原子玻爾理論的困難（1）無法解釋比氫原子更復(fù)雜的原43例1.氫原子的賴曼系是原子由激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)而發(fā)射的譜線系，為使處于基態(tài)的氫原子發(fā)射此線系中最大波長(zhǎng)的譜線，則向該原子提供的能量至少應(yīng)是：[C]例2.用玻爾氫原子理論判斷，氫原子巴爾末系（向第1激發(fā)態(tài)躍遷而發(fā)射的譜線系）中最小波長(zhǎng)與最大波長(zhǎng)之比為：[A](A)1.5eV;(B)3.4eV;(C)10.2eV;(D)13.6eV.(A)5/9;(B)4/9;(C)7/9;(D)2/9.

例1.氫原子的賴曼系是原子由激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)而發(fā)射的譜線系，44例3.由氫原子理論知，當(dāng)大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，原子躍遷將發(fā)出：(A)一種波長(zhǎng)的光(B)兩種波長(zhǎng)的光(C)三種波長(zhǎng)的光(D)連續(xù)光譜[C]例4.在氣體放電管中，高速電子撞擊原子發(fā)光，如高速電子的能量為12.1eV，轟擊處于基態(tài)的氫原子，試求氫原子被激發(fā)后所能發(fā)射的光譜線波長(zhǎng)。是何線系？氫原子被激發(fā)到：n=3132312可能出現(xiàn)的躍遷為：31=102.6

(nm)=121.6

(nm)

21=656.5

(nm)

32-----巴爾末系，-----萊曼系，-----萊曼系，答案：氫原子激發(fā)后的能量例3.由氫原子理論知，當(dāng)大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，原455.

氫原子被外來單色光從基態(tài)激發(fā)到

n=4的狀態(tài)，求：(1)外來單色光的頻率等于多少？

(2)當(dāng)氫原子又回到低能態(tài)時(shí)，能發(fā)出幾條可見光譜線？解：（1）(2)

因?yàn)榭梢姽舛荚诎湍┒?

只有兩條：5.氫原子被外來單色光從基態(tài)激發(fā)到n=4的狀態(tài)，求46§21-1引言

十九世紀(jì)末，經(jīng)典物理已發(fā)展得相當(dāng)成熟，人們認(rèn)為，對(duì)物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)完成。海王星的發(fā)現(xiàn)和電磁理論對(duì)波動(dòng)光學(xué)的成功解釋，更使人感到經(jīng)典物理似乎可以解決所有問題.。當(dāng)時(shí)很多物理學(xué)家都認(rèn)為：物理學(xué)的大廈已基本建成，后輩物理學(xué)家只要做些修補(bǔ)工作就行了。

然而在人類即將跨入20世紀(jì)的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)了某些無法用經(jīng)典理論解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：M－M實(shí)驗(yàn)“零結(jié)果”熱輻射“紫外災(zāi)難”。1900年，Kelvin在新千年的祝詞中把此稱為是晴朗的物理學(xué)天空中出現(xiàn)的“兩朵烏云”。這些矛盾迫使人們跳出傳統(tǒng)的物理學(xué)框架，去尋找新的解決途徑?！?1-1引言十九世紀(jì)末，經(jīng)典47

人類跨入20世紀(jì)的時(shí)候，物理學(xué)也開始了新的紀(jì)元——從經(jīng)典物理走向了近代物理。

量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的歷史.其間，經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到20世紀(jì)30年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論.黑體輻射實(shí)驗(yàn)量子理論誕生邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)相對(duì)論誕生人類跨入20世紀(jì)的時(shí)候，物理學(xué)也開始了新的紀(jì)元—48-----熱能傳遞的重要方式之一。一、熱輻射

一個(gè)具有一定溫度的物體，受熱就會(huì)發(fā)光，熱量（或熱能）會(huì)向四面八方發(fā)射----輻射。溫度越高輻射能量越多，稱為熱輻射。1.熱輻射的特點(diǎn)①熱輻射的實(shí)質(zhì)是電磁輻射②溫度不同時(shí),輻射的波長(zhǎng)（或頻率）也不同。③任何一種物質(zhì)不僅能發(fā)射熱輻射，同時(shí)還能吸收熱輻射，兩者同時(shí)進(jìn)行。④吸收本領(lǐng)強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)射本領(lǐng)也強(qiáng)?！?1-2.普朗克的能量子假說

低溫物體發(fā)出的是紅外光，熾熱物體發(fā)出的是可見光，極高溫物體發(fā)出的是紫外光。-----熱能傳遞的重要方式之一。一、熱輻射一個(gè)具49紅外照相機(jī)拍攝的人的頭部的熱圖

熱的地方顯白色，冷的地方顯黑色紅外照相機(jī)拍攝的人的頭部的熱圖熱的地方顯白色，冷的地50維恩設(shè)計(jì)的黑體

2.黑體：能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無反射的物體，黑體是理想化模型，——小孔空腔即使是煤黑、黑琺瑯對(duì)太陽光的吸收也小于99%。

電磁波射入小孔后，很難再?gòu)男】字猩涑觥?/p>

單位時(shí)間內(nèi)，從物體單位表面發(fā)出的頻率在

附近單位頻率間隔內(nèi)的電磁波的能量。①單色輻出度M：②輻出度

溫度T時(shí)單位時(shí)間內(nèi)、單位面積整個(gè)頻率范圍內(nèi)的輻射出能量。3.熱輻射的描述方法描寫物體輻射本領(lǐng)的物理量。維恩設(shè)計(jì)的黑體2.黑體：能完全吸收各種波長(zhǎng)電磁波而無反射51二.黑體輻射譜（M～關(guān)系）的規(guī)律1.黑體輻射測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置

會(huì)聚透鏡黑體平行光管棱鏡熱電偶測(cè)M(T)2.黑體輻射譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律048105

6000K3000K不同溫度下的黑體輻曲線如圖19世紀(jì)末，許多物理學(xué)家欲從理論上導(dǎo)出黑體的單色輻射出度M

和υ的關(guān)系式。二.黑體輻射譜（M～關(guān)系）的規(guī)律1.黑體輻射測(cè)量的52三.經(jīng)典物理學(xué)遇到的困難▲著名公式之一：維恩公式1896年維恩從熱力學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得:，為常量1911年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者—維恩德國(guó)人1864-1928

熱輻射定律的發(fā)現(xiàn)維恩公式在高頻段與實(shí)驗(yàn)曲線符合得很好，但在低頻段明顯偏離實(shí)驗(yàn)曲線。維恩公式實(shí)驗(yàn)曲線10-14Hz6543210M／(10-9W/(m2.HZ)123三.經(jīng)典物理學(xué)遇到的困難▲著名公式之一：維恩公式189653▲

著名公式之二：瑞利—金斯公式1900年瑞利和金斯從經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論（能量均分）推導(dǎo)得:1904年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者—瑞利英國(guó)人1842-1919實(shí)驗(yàn)曲線10-14Hz6543210M／(10-9W/(m2.HZ)123瑞利--金斯公式“紫外災(zāi)難”！該公式在低頻段與實(shí)驗(yàn)曲線符合得很好。但在高頻段不符?！街喝鹄鹚构?900年瑞利和金斯從5410-14Hz6543210M／(10-9W/(m2.HZ)T=2000K實(shí)驗(yàn)曲線和普朗克公式維恩公式瑞利—金斯公式123

由經(jīng)典理論導(dǎo)出的M(T)～公式都與實(shí)驗(yàn)曲線不完全符合！這正所謂是“物理學(xué)晴朗天空中的一朵烏云!”10-14Hz6M／(10-9W/(m2.HZ)T551900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克為了得到與實(shí)驗(yàn)曲線相一致的公式，摒棄了經(jīng)典物理能量連續(xù)概念，提出了一個(gè)與經(jīng)典物理學(xué)概念截然不同的“能量子”假設(shè).四.普朗克的量子論的誕生——普朗克公式該公式在全波段與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驚人地符合！

他指出：輻射物質(zhì)中存在著帶電諧振子，這些諧振子吸收或輻射的能量是間斷的不連續(xù)的，輻射“能量子”的能量普朗克由此導(dǎo)出了的輻射公式1900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克為了得到與實(shí)驗(yàn)曲線相一致的56▲普朗克公式的得出，是理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的典范?！孔诱撌遣桓綄儆诮?jīng)典物理的全新的理論，它的發(fā)展在此后又經(jīng)過了十幾年的曲折和反復(fù)?！?/p>

1918年P(guān)lanck

60歲時(shí)獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。▲

1900.12.14.Planck把“關(guān)于正常譜中能量分布的理論”的論交到了德國(guó)自然科學(xué)會(huì)，這一天后來被定為“量子論的誕生日”。普朗克德國(guó)人(1858-1947)發(fā)現(xiàn)能量子▲普朗克公式的得出，是理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的典范?！孔诱撌遣?7一光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)規(guī)律紅限頻率（截止）

幾種純金屬的截止頻率

僅當(dāng)>0時(shí)才發(fā)生光電效應(yīng)，截止頻率與材料有關(guān)與光強(qiáng)無關(guān).金屬截止頻率4.5455.508.06511.53銫鈉鋅銥鉑19.29光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。

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)。產(chǎn)生的電子稱為“光電子”。21-3愛因斯坦的光量子假說------光電效應(yīng)AV一光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)規(guī)律紅限頻率（截58遏止電壓U0:

加反向電壓，當(dāng)電壓達(dá)到某一值U0時(shí)，光電流恰為0。U0叫遏止電壓

瞬時(shí)性

遏止電壓與入射光頻率具有線性關(guān)系.與光強(qiáng)無關(guān)。當(dāng)光照射到金屬表面上時(shí)，幾乎立即就有光電子逸出光強(qiáng)度大光強(qiáng)度小光電流與光強(qiáng)的關(guān)系不變

一定時(shí)，電流飽和值與入射光的強(qiáng)度成正比光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而線性增大，與光強(qiáng)無關(guān)。遏止電壓U0:加反向電壓，當(dāng)電壓達(dá)到某一值U0時(shí)，光59

按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有一定的時(shí)間來積累，一直積累到足以使電子逸出金屬表面為止.與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符.3.經(jīng)典理論遇到的困難

紅限問題

瞬時(shí)性問題

按經(jīng)典理論,無論何種頻率的入射光,只要其強(qiáng)度足夠大，就能使電子具有足夠的能量逸出金屬.與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符.光電子初動(dòng)能只與光頻率成正比，而與入射光強(qiáng)無關(guān)無法解釋。按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有3.經(jīng)典理60二、愛因斯坦的光量子理論每個(gè)光子能量

當(dāng)普朗克還在尋找他的能量子的經(jīng)典理論的根源時(shí)，愛因斯坦卻大大發(fā)展了能量子的概念。1.愛因斯坦光量子假設(shè)（1905）：

一束光就是以速率c運(yùn)動(dòng)的粒子組成的粒子流，這些粒子叫光量子（簡(jiǎn)稱光子）。光強(qiáng) N：光子數(shù)(流通)量2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程

在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗為電子逸出功A，另一部分變?yōu)楣怆娮拥膭?dòng)能。二、愛因斯坦的光量子理論每個(gè)光子能量當(dāng)普朗61逸出功產(chǎn)生光電效應(yīng)條件條件

光強(qiáng)越大，光子數(shù)目越多，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光電子數(shù)目越多，飽和光電流越大.（>0

時(shí)）

光子射至金屬表面，一個(gè)光子攜帶的能量h

將一次性被一個(gè)電子吸收，若>0

，電子立即逸出，無需時(shí)間積累（瞬時(shí)性）.3.光子理論對(duì)光電效應(yīng)的解釋

對(duì)同一種金屬，A一定，Ek∝

，與光強(qiáng)無關(guān).光強(qiáng)度大光強(qiáng)度小不變

當(dāng)h＜A時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)逸出功產(chǎn)生光電效應(yīng)條件條件光強(qiáng)越大，光子數(shù)目越多，即單位62例1

波長(zhǎng)為450nm的單色光射到純鈉的表面上.求（1）這種光的光子能量和動(dòng)量；

（2）光電子逸出鈉表面時(shí)的動(dòng)能；

（3）若光子的能量為2.40eV，其波長(zhǎng)為多少？解（1）（2）（3）(逸出功A=2.28eV)例1波長(zhǎng)為450nm的單色光射到純鈉的表面上.求（1）這63例2.鋁表面電子的逸出功為6.72×10-19J，今有波長(zhǎng)為l

=2.0×10-7m的光投射到鋁表面上．試求：（1）由此產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能；（2）遏止電勢(shì)差；（3）鋁的紅限波長(zhǎng)．產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為[解]（1）光子的能量為根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν–A=3.23×10-19(J)E=hν=hc/lhν=Ek+A（2）遏止電勢(shì)差為∴U0=Ek/e=2.0(V)eU0=Ek（3）鋁的紅限頻率為ν0

=A/h，紅限波長(zhǎng)為l

0

=c/ν0

=hc/A=2.96×10-7(m)．例2.鋁表面電子的逸出功為6.72×10-19J，今有波長(zhǎng)為64例3.用波長(zhǎng)l=410nm的單色光照射某金屬表面，若產(chǎn)生的光電子的最大動(dòng)能Ek=1.00eV，試求能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最大波長(zhǎng)是多少？例3.用波長(zhǎng)l=410nm的單色光照射某金屬表面，若654.光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用光控繼電器、自動(dòng)控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警等.放大器接控件機(jī)構(gòu)光光控繼電器示意圖4.光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用光控繼電器、自動(dòng)控制、放大器接66三、光的波粒二象性描述光的粒子性

描述光的波動(dòng)性

光子

相對(duì)論能量和動(dòng)量關(guān)系（2）粒子性：（光電效應(yīng)等）（1）波動(dòng)性：

光的干涉和衍射三、光的波粒二象性描述光的描述光的光子相對(duì)論能量67例1：已知某金屬的逸出功為A，用頻率為1的光照射能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則該金屬的紅限頻率o=

_____，且遏止電勢(shì)差Ua=

__________。例2：金屬的光電效應(yīng)的紅限頻率依賴于：

(A)入射光的頻率。(B)入射光的強(qiáng)度。(C)金屬的逸出功。(D)入射光的頻率和金屬的逸出功。

例3：設(shè)用頻率為1和2的兩種單色光，先后照射同一種金屬均能產(chǎn)生光電效應(yīng)。已知金屬的紅限頻率為o，測(cè)得兩次照射時(shí)的遏止電壓Ua2=

2Ua1，則這兩種單色光的頻率有如下關(guān)系：

(A)2=

1

o。(B)2=

1+

o。

(C)2=

21

o。(D)2=

1

2o。［C］A/h(h1-A)/e［C］例1：已知某金屬的逸出功為A，用頻率為1的光照射能產(chǎn)生光電68例4：以一定頻率的單色光照射在某種金屬上，測(cè)出其光電流曲線在圖中用實(shí)線表示。⑴

保持照射光的強(qiáng)度不變，增大頻率；測(cè)出其光電流曲線在圖中用虛線表示。滿足題意的圖，是_______。

I

I

I

I

oUoUoUoU(A)(B)

(C)(D)

I

I

I

IOU

OU

OU

OU(A)(B)(C)(D)

⑵

保持照射光的頻率不變，增大強(qiáng)度。測(cè)出其光電流曲線在圖中用虛線表示。滿足題意的圖，是_______。例4：以一定頻率的單色光照射在某種金屬上，測(cè)出其光電流曲線在69例5：關(guān)于光電效應(yīng)有下列說法中正確的是________。(1)任何波長(zhǎng)的可見光照射到任何金屬表面都能產(chǎn)生光電效應(yīng)；(2)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率的光照射時(shí)，釋出的光電子的最大初動(dòng)能也不同；(3)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率、強(qiáng)度相等的光照射時(shí)，單位時(shí)間釋出的光電子數(shù)一定相等；(4)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則當(dāng)入射光頻率不變而強(qiáng)度增大一倍時(shí)，該金屬的飽和光電流也增大一倍。例5：關(guān)于光電效應(yīng)有下列說法中正確的是________。(1701.實(shí)驗(yàn)規(guī)律192223年康普頓研究了X射線在石墨上的散射，從動(dòng)量角度進(jìn)一步證實(shí)了光子理論。

光闌X

射線管探測(cè)器X

射線譜儀0散射波長(zhǎng)0,

石墨體(散射物質(zhì))0四、康普頓散射

散射出現(xiàn)了≠0的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。1.實(shí)驗(yàn)規(guī)律192223年康普頓研究了X射線71散射曲線的三個(gè)特點(diǎn)：1.除原波長(zhǎng)0外，出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方面的新的散射波長(zhǎng)2.新波長(zhǎng)隨散射角

的增大而增大。3.當(dāng)散射角增大時(shí)，原波長(zhǎng)的譜線強(qiáng)度降低，而新波長(zhǎng)的譜線強(qiáng)度升高。X

射線散射曲線的三個(gè)特點(diǎn)：1.除原波長(zhǎng)0外，出現(xiàn)了移向72

康普頓用光子理論做了成功的解釋：▲

X射線光子與“靜止”的“自由電子”彈性碰撞▲碰撞過程中能量與動(dòng)量守恒2.康普頓效應(yīng)的理論解釋

經(jīng)典電磁理論難解釋為什么有≠0的散射，

碰撞光子把部分能量傳給電子e自由電子（靜止）θm0h

光子的能量

散射X射線頻率

波長(zhǎng)康普頓用光子理論做了成功的解釋：▲X射線光子與“靜止”的733.波長(zhǎng)變化與關(guān)系反沖電子光子與電子碰撞碰撞過程能量守恒初態(tài)電子靜止,質(zhì)量為m0，末態(tài)質(zhì)量為m，動(dòng)量守恒①②③3.波長(zhǎng)變化與關(guān)系反沖電子光子與電子碰撞碰撞過程能量守恒初74有其中稱為康普頓波長(zhǎng)散射波長(zhǎng)改變量①

②③消去v,,m,同時(shí)考慮新散射波長(zhǎng)

>0(入射波長(zhǎng))，波長(zhǎng)的偏移=0

只與散射角

有關(guān)，和散射物質(zhì)無關(guān)。有其中稱為康普頓波長(zhǎng)散射波長(zhǎng)改變量①②③消去v,,m,75注意幾點(diǎn)①.散射波長(zhǎng)改變量的數(shù)量級(jí)為10-12m，對(duì)于可見光波長(zhǎng)~10-7m，<<，所以觀察不到康普頓效應(yīng)。②.散射光中有與入射光相同的波長(zhǎng)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。④.光具有波粒二象性，在傳播過程中，表現(xiàn)為波動(dòng)性，光與物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)為粒子性。③.當(dāng)=0

時(shí)，光子頻率保持不變；=

時(shí)，光子頻率減小最多。X

射線注意幾點(diǎn)①.散射波長(zhǎng)改變量的數(shù)量級(jí)為10-12m，764.康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義▲支持了“光量子”概念，進(jìn)一步證實(shí)了▲

首次實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦提出的“光量子具有動(dòng)量”的假設(shè)▲

證實(shí)了在微觀領(lǐng)域的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。康普頓獲得1927年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。p=E/c=h/c=h/E=h

康普頓（A.

H.Compton)美國(guó)人(1892-1962）4.康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義▲支持了“光量子”概念，進(jìn)一步證77[解]根據(jù)康普頓散射公式得波長(zhǎng)變化為例1.康普頓散射中入射x射線的波長(zhǎng)是=0.70×10-10m，散射的x射線與入射的x射線垂直．求:散射x射線的波長(zhǎng)=2.426×10-12(m)散射線的波長(zhǎng)為=

+=0.72426×10-10(m)[解]根據(jù)康普頓散射公式得波長(zhǎng)變化為例1.康普頓散射中入射782.

康普頓散射的主要特點(diǎn)為：(A)散射光的波長(zhǎng)均比入射光波長(zhǎng)短，且隨散射角增大而減小，但與散射體無關(guān)。(B)散射光的波長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)相同，與散射體，散射角的性質(zhì)無關(guān)。(C)散射光中既有與入射光波長(zhǎng)相同的，也有比入射光波長(zhǎng)長(zhǎng)和波長(zhǎng)短的，這與散射體的性質(zhì)有關(guān)。(D)散射光中有些波長(zhǎng)比入射光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，且隨散射角增大而增大，有些散射光波長(zhǎng)與入射光波長(zhǎng)相同，這都與散射體的性質(zhì)無關(guān)。(D)3.

在x

射線散射實(shí)驗(yàn)中，若散射光波長(zhǎng)是入射光波長(zhǎng)的1.2倍，則入射光光子能量0與散射光光子能量

之比

0/

為：(B)2.康普頓散射的主要特點(diǎn)為：(D)3.在x射線79紅藍(lán)紫6562.8?4340.5?4861.3?一.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子的可見光光譜：21-4氫原子光譜玻爾理論巴耳末分析這些譜線后，得到經(jīng)驗(yàn)公式：波數(shù)紅藍(lán)紫6562.8?4340.5?4861.3?一.氫原子80萊曼系紫外巴爾末系可見光帕邢系布拉開系普豐德系漢弗萊系紅外氫原子光譜中，除可見光部分的巴爾末系譜線外還有紫外和紅外線部分的譜線。萊曼系紫外巴爾末系可見光帕邢系布拉開系普豐德系漢弗萊系紅外氫81

波數(shù)R=1.0973731568549107m-1——里德伯常數(shù)——里德伯方程1890年瑞典物理學(xué)家里德伯給出氫原子光譜公式可見光巴爾末系，m=2；（1885）帕邢系，m

=3；（1908）布拉開系，m=4；（1922）普豐德系，m=5；（1924）漢弗萊系，m=6；（1953）紅外紫外萊曼系，m=1；（1916）波數(shù)R=1.0973731568549107m-1——82二、經(jīng)典核模型的困難

根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，作加速運(yùn)動(dòng)的電子將不斷向外輻射電磁波.+

原子不斷地向外輻射能量，能量逐漸減小，電