第12章-量子物理基础-1.pptVIP

例2: X射线与静止电子作用时, 入射的X射线(?0 = 0.7?)与散射线(? = 0.72?)互相垂直。 求: 1)反冲电子动能; 2)反冲电子运动方向与入射线方向的夹角。 解:1) 根据能量守恒定律: 2) 根据动量守恒定律: (21) m0 mv ? ?0 ? 12.2.4 光的波粒二象性(light wave-particle duality) 两种图像不会同时出现在你的视觉中 老妇？少女？ 波粒二象性寓于一体又不同时出现 (22) 柱子的形状？ 1.光的波粒二象性的和谐统一 (23) 宏观体系中: 波动性 微观体系中: 粒子性 波动性和粒子性在反映同一事物(如光)的两个方面得到了和谐统一。 光的波动观点: 空间P点的光强 I与P点处合振动振幅A的平方成正比, 即 I ? A2 光子的观点: 空间P点的光强 I与P点处单位体积内光子数n成正比, 即 I ? n 综上所述: 空间P点处单位体积内光子数 n ? A2 例: 单缝衍射中, 光子到达缝时, 有沿各个方向运动的可能性, 在屏上光子出现的概率分布具有波动的特征; 2.基本关系式 应用:光电管, 光电倍增管 (24) 光子的静止质量为零(m0=0) 粒子性 波动性 ＋ － 光电倍增管 受到轰击后释放出电子 光照 §12.3 氢原子光谱 (Spectrum of hydrogen atom) 12.3.1 氢原子光谱的规律 (The rule of spectrum of hydrogen atom) 12.3.2 玻尔氢原子理论 (Bohr’s theory of hydrogen atom) (25) (26) 12.3.1 氢原子光谱的规律 (The rule of spectrum of hydrogen atom) 1.巴尔末系(Balmer series) (可见光区域),1885年提出 n=?时, B=3645.7? n=3, 4, 5 ... H? H? H? H? 6562.3? 4861.3? 4340.5? 4101.7? n=? 3645.7? 或波长的倒数(称为波数): 巴尔末公式揭露了谱线的波长是整数的函数 2.里德伯公式(Rydberg formula), 1889年提出 (27) ? 2 ? 3 ? 4 ? 5 ? 6 1 2 3 4 5 k n 光 谱 系 区域 日期 赖曼（Lyman）系 巴尔末（Balmer）系 帕邢（Paschen）系 布喇开（Brackett）系 普芳德（Pfund）系 紫外 可见 红外 红外 红外 1914年 1885年 1908年 1922年 1924年 nk 经典理论无法解释氢原子光谱 按1911年卢瑟福提出的核式原子模型: 电子绕原子核(10-12m)高速旋转。 由经典物理可得出如下结论: 1)氢原子是“短命”的,即卢瑟福核型结构不是稳定的系统 + 电子绕核运动是加速运动必向外辐射电磁波,电磁波频率? ? r -3/2, 半径的连续变化, 必导致产生连续光谱。 随着能量的减少, 电子转动半径也相应减小, 直到落在原子核上。这个过程时间 10-12秒。因此不可能有稳定的氢原子存在。 2)氢原子光谱是连续光谱 (28) 12.3.2 玻尔氢原子理论 (Bohr’s theory of hydrogen atom) 1.稳定态(简称定态)假设: 2.跃迁假设: 频率公式 En(跃迁前) Ek (跃迁后) EnEk (辐射光子): En Ek (吸收光子): (29) 一、玻尔的3个基本假设(1913年提出) 氢原子系统只能处在一系列不连续的能量状态,即E1, E2, E3 ? (E1E2E3?) En Ek Ek En 玻尔(Bohr N. H.D.,1885-1962)丹麦物理学家 3.轨道角动量L的量子化假设: n=1,2,3,…正整数,称为量子数 简约普朗克恒量 二、玻尔氢原子理论解释了氢原子光谱 1.电子绕核转动的轨道半径(r), 轨道量子化 n=1 r1=0.529? 玻尔半径 rn=n2r1 n=1,2,3,…. (30) (1) (2) n=1,2,3,…. 解得: 2.定态能量(氢原子能量), 能量量子化 n=1,2,3,…. n=1 基态能量 n1 , 受激态 E ? 0 电离态 将一个氢原子电离至少应提供能量: 电离能(吸收) 结合能(释放) (31) 巴尔末系 (可见光) 与实验数据 吻合得很好！ 赖曼系 (紫外) 当n??时 rn??, En?0 E 0 连续区 (32) 3.