21量子光学B.pptVIP

光强相等: dN1/dt*hv1=dN2/dt*hv2 饱和光电流正比于dN/dt 可见普通光源照射下的双光子吸收概率是非常小的，以致于在实验中无法观察到。那么，多光子吸收是否可能发生呢？回答是肯定的，但要在强光下的光电效应中。实验证明，当用激光作光源进行光电效应时，已经实现了双光子、三光子吸收。多光子吸收在理论上（非线性光学）已经证明也是可以实现的。因此，对于光电效应所得的实验规律，特别是每种金属存在极限频率，以及爱因斯坦光电效应方程等，都是在弱光（线性光学）范畴内适用，而对强光（非线性光学）则不适用。即适用于单光子吸收情形，不适用双光子或多光子吸收情形。 光电倍增管　由光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极四部分组成。光电阴极接受入射的光子后发射出光电子。电子光学系统使光电子在电场的作用下汇集到第一电子倍增极上。受电场加速的光电子射到倍增极上会激发出更多的电子，称为次级电子。次级电子数与入射电子数的比值称次级发射系数，一般为3～6。光电子经电子倍增系统中多级倍增极的倍增（增益系数达10～10）,最后被阳极收集形成阳极电流 1897年，J.J. Thomson通过对阴极射线的研究中发现电子 1911年，卢瑟福等用α射线轰击各种原子，并提出原子结 构的行星模型， §21.5 氢原子光谱 Bohr 理论 一、经典原子模型及其困难 1. 汤姆逊父子的面包夹葡萄干模型（1902-4） - - - - - - r~10-10m 整个原子呈胶冻状的球体，正电荷均匀分布于球体上，而电子镶嵌在原子球内，在各自的平衡位置作简谐振动并发射同频率的电磁波。 * + - 1909年, 卢瑟福(E. Rutherford) 的?粒子散射实验中发现部分(~1/8000)大角度散射事例， 并又由此提出了原子的核结构模型： 2. 卢瑟福的?粒子散射实验和原子的核结构模型 电子绕着原子核转动如同行星绕太阳转动一样满足开普勒三定律，又称太阳系模型。 * 核结构模型很好地解释了?粒子散射实验，但却使经典理论陷入困境： （1）原子的稳定性问题 （2）原子光谱的线状光谱问题 按照经典电磁理论加速带电粒子一定要辐射电磁波，使得电子的动能越来越小，最后(10-10s)电子落入原子核中。原子是不稳定的。 若电子运动的周期为T，发射的电磁波的周期也应该是T，电子的周期由于运动半径越来越小是连续变化的，所以按卢瑟福的的原子模型辐射的电磁波应该是连续谱。 3. 经典原子模型的困难 * 二、氢原子光谱实验规律 ：光谱项 n、m：正整数 6562.8? 4861.3? 4340.5? 原子光谱是原子内部结构的直接反映，不同的原子有不同的特征光谱，定义波数： 氢原子各谱线的波数可以表示为： 称为Rydberg公式，R为Rydberg恒量， nm (n=m+1，m+2,…) * (n=m+1，m+2,…) 赖曼系 （Lyman) m =1，紫外光 m 取不同值时，给出不同光谱系；n 对应于不同谱线 巴尔末系（Balmer) m = 2 ， 可见光 帕邢系 （Paschen) m = 3 ， 红外 布喇开系 m = 4 红外 普芳德系 m = 5 红外 氢原子光谱的五个谱系： * 1911年赴Cambridge大学，在Cavendish实验室工作 1912年在Manchester大学Rutherford实验室工作四个月，参加了“?粒子散射实验”研究工作 1913年发表“原子构造和分子构造”，提出他的氢和类氢原子结构模型 Noels Bohr：1922诺贝尔物理学奖得主 三、Bohr 理论 * n = 1，2，3 …称量子数 （1）定态条件 电子绕核作圆周运动，但不辐射能量，是稳定的状态—定态。每一个定态对应于原子的一个能级。 （2）频率条件 当原子从某一能量状态跃迁到另一能量状态时，就要发射或吸收电磁辐射，且辐射的频率满足条件： （3）角动量量子化条件 电子绕核作圆周运动时角动量是量子化的，取值为： 1. Bohr 假设： vn En +e -e m mp rn 备注 * 2 . 氢原子光谱的Bohr理论解释 经典理论结合Bohr 理论 氢原子的半径和玻尔半径 vn En +e -e m mp rn Bohr半径 * 氢原子的能量、 基态能（电离能） 氢原子（电子）能量 基态能（电离能） * Rydberg公式： 实验值： * 思考题：试推导类氢离子的轨道半径、能级及频率公式？ -13.6 -3.39 -1.51 -0.85 -0.54 0 En(eV) 1 2 3 5 4 氢原子能级图 赖曼系 巴尔末系 帕邢系 布喇开系 普芳德系 * [例] 如用能量为12.