【大学物理bjtu】量子-2 52页

上次课内容复习：普朗克的能量子假说:绝对黑体:(T)=0;(T)=1(1)斯特藩-玻尔兹曼定律:(2)维恩位移定律:Tm=b光的波粒二象性爱因斯坦光子假说:光是一束以光速运动的粒子流.\n康普顿效应光电效应方程式光的干涉和衍射现象说明光的性;光的偏振说明光是;光电效应说明光的性.波动横波粒子红限截止电压证实了在微观领域的单个碰撞事件中动量和能量守恒定律仍然成立\n下面四个图中，哪一个正确反映黑体单色辐出度MBλ(T)随λ和T的变化关系，已知T2>T1．[C]练习\n例:在地球表面太阳光的强度为(保守一点)一太阳能水箱的涂黑面直对太阳.若按黑体辐射计算,达到热平衡时,水箱内的水温可达几摄氏度?解:即4太阳能水箱单色辐出度的极大值对应的波长m?Tm=b达到热平衡时,水箱内吸热与放热相等.\n掌握德布罗意的物质波假设及波粒二象性公式;了解戴维孙-革末实验结果,从物质波的角度理解电子衍射实验的现象;本次课新内容的重点:理解不确定关系并能用它对微观世界某些物理量进行简单的估算.了解波尔氢原子理论\n玻尔的氢原子模型一、玻尔理论的实验基础1、汤姆逊葡萄干面包模型------1903年，汤姆逊提出原子结构模型：原子里面带正电的部分均匀地分布在整个原子球体中，而带负电的电子镶嵌在带正电的球体之中。带正电的球体与带负电的电子二者电量相等，故原子不显电性。\n2、卢瑟福的核式模型卢瑟福：1871年8月13日出生在新西兰。1894年大学毕业。1895年到英国剑桥大学学习，成为J.J.汤姆逊的研究生。1908年荣获诺贝尔化学奖\n卢瑟福不仅是一位伟大的科学家，而且是一位受学者尊敬的导师，在他的学生中有十几位获得了现代科学界最高荣誉――诺贝尔奖，其中包括玻尔、查德威克等。\n+-粒子散射1/8000被反射，大部分透过粒子束射向金箔：\n原子构成：原子核：带正电荷，占据整个原子的极小一部分空间；核外电子：带负电，绕着原子核转动。1911年卢瑟福提出原子的“有核结构模型”\n二、氢原子光谱的实验规律②综合经验公式：HHHH6562.3Å4861.3Å4340.5Å4101.7Å①氢原子光谱\n氢原子光谱21赖曼（Lyman）系紫外1906年mn光谱系区域日期43帕邢（paschen）系可见1908年32巴尔末（Balmer）系可见1880年54布喇开（Brackett）系红外1922年65普芳德（Pfund）系红外1924年此后又发现碱金属也有类似的规律。\n三、玻尔理论①承认卢瑟福的原子天文模型②放弃一些经典的电磁辐射理论③把量子的概念用于原子系统中1、基本思想2玻尔的三条假设1913年波尔提出三个假设建立了氢原子理论(1)定态假设(2)轨道角动量量子化假设(3)跃迁假设定态下不辐射能量n:主量子数\n126534赖曼系巴耳末系帕邢系布喇开系氢原子能级图-13.6eV-3.39eV-1.81eV-0.85eVEnl主量子数nn=1,氢原子处于基态n>1氢原子处于激发态.氢原子处于电离态时能级趋于连续。\n玻尔理论局限性：①用经典理论推出电子有固定轨道、确定的空间坐标和速度②人为引进量子条件，限制电子运动对稍微复杂些的系统，如氦和碱土金属的光谱（谱线的强度、宽度、偏振）等均无法解释③只能解释H及类H原子，解释不了原子的精细结构。\n1922年诺贝尔物理学奖获得者丹麦人NielsBohr尼尔斯·波尔1885-1962原子结构和原子光谱\n卡文迪什实验室——诺贝尔奖的摇篮旧馆英国剑桥大学的物理系卡文迪什实验室，是由著名物理学家麦克斯韦在1871年创建的。在麦克斯韦去世后，先后有瑞利、J.J.汤姆生、卢瑟福、布拉格、莫特主持，培养了许多优秀科技人才。在大半个世纪中，从它这里产生了25名诺贝尔奖得主。新馆\n1913年尼尔斯·波尔来到了英国剑桥大学卡文迪什实验室进行深造。在这里他了解到卢瑟福的工作。在卢瑟福影响下,尼尔斯·波尔严谨的科学态度，勤奋好学，平易近人卢瑟福和玻尔两家的合影\n哥本哈根的玻尔理论物理研究所几十年来该研究所成了量子理论研究中心，形成哥本哈根学派。在丹麦首都哥本哈根的玻尔理论物理研究所成立于1921年3月，从那时起该研究所很快就成了世界著名的物理研究中心。在玻尔领导该研究所的四十多年中，共培养了600多名外国人员。有十人获诺贝尔物理学奖哥本哈根学派：宇宙中事物偶然性是根本的，必然性是偶然性的平均表现\n玻尔很爱才。有一天在玻尔演讲中索末菲的一个学生，19岁的泡利向玻尔提出了自己的见解，玻尔很欣赏。事后，他邀请泡利和索末菲的另一名学生海森伯访问哥本哈根。后来他们都到玻尔研究所作过研究工作。他是千里眼加伯乐。\n当有人问玻尔，为什么能吸引那么多科学家来到他身边工作时，玻尔回答说：“因为我不怕在青年面前暴露自已的愚蠢”。这种坦率和实事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理论研究所永远充满青春活力，思想活跃，兴旺发达的原因。“作为一个科学的思想家玻尔具有那么惊人吸引力；他的身上体现了大胆和谦逊两种品德难得的结合”爱因斯坦评价说：玻尔特别尊重年轻人的首创精神。\n一德布罗意波物质波-粒子的波动性L.V.deBroglie(法，1892-1986)那么实物运动粒子也应具有波动性从自然界的对称性出发:既然光(波)具有粒子性1924.11.29德布罗意把题为“量子理论的研究”的博士论文提交巴黎大学获1929年诺贝尔物理奖\n物质波/德布罗意波:与粒子相联系的波一个能量为E,动量为p的实物粒子同时具有波动性,且:─德布罗意波长他在论文中指出:爱因斯坦-德布罗意关系式:\n物质波的概念可以成功地解释粒子领域中令人困惑的轨道量子化条件。r轨道角动量-量子化条件！朗之万把德布洛意的文章寄给爱因斯坦，爱因斯坦称赞说：“揭开了自然界巨大帷幕的一角”“瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”稳定轨道-驻波重要\n若:U=100V时，=1.225Å经爱因斯坦的推荐，物质波理论受到了关注。答辩会上，佩林问：“这种波怎样用实验耒证实呢？”德布洛意答道：“用电子在晶体上的衍射实验可以做到。”估算电子波长设:加速电压为U（单位为伏特）－波长与X射线波段相近（电子v<