文档介绍：第二章原子的量子态:玻尔模型
内容: 1、背景知识
2、玻尔模型
3、实验验证之一:光谱
4、实验验证之二
5、
重点:玻尔模型,光谱
§ 背景知识
经典力学、经典电磁电磁场理论、经典统计力学
(1)“紫外灾难”,经典理论得出的瑞利-金斯公式,在高频部分趋无穷。(2)“以太漂移”,迈克尔逊-莫雷实验表明,不存在以太。
在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云
两大困惑:“夸克禁闭”和“对称性破缺
一、量子假说根据之一:黑体辐射
黑体-能完全吸收各种波长电磁波而无反射的物体。且只与温度有关,而和材料及表面状态无关。
1、基尔霍夫定律-任何物体的辐射在同一温度下的辐射本领和吸收本领成正比,
问题:在实验中如何测能量谱密度(,T)
2、斯特藩定律-黑体辐射的总本领与它的绝对温度的四次方成正比
-辐射能量分布定律
维恩位移律
4、瑞利-金斯定律和紫外灾难
从经典能量按自由度均分定律
5、普朗克的量子假说
对一定频率的电磁波,物体只能以 h为单位吸收或发射它,即吸收或发射电磁波只能以“量子”方式进行,每一份能量叫一能量子。
h = ×10-34 J·s
二、量子假说根据之二:光电效应
(一)光电效应的实验规律
a
b
-V0 O V
I
2、截止频率或红限频率
1、遏止电势-与入射光强无关-光电子的最大能量与光强无关
O
V0
υo
υ
只有当入射光频率大于一定的
频率o时, 才会产生光电效应
3、驰豫时间-当>o ,光一照上,几乎立刻( <10-9s )观测到光电子
(二)光电效应的经典解释
矛盾二:经典的决定光电子能量是光强,光电效应的大于一定的频率o时, 才会产生光电效应。
矛盾一:经典的W-It,光电效应的W与光强无关
矛盾三:经典的驰豫时间50min,光电效应的不超过10-9s
只有当入射光频率大于一定的频率o时, 才会产生光电效应。光电子的能量只与光的频率有关,与光强无关,光频率越高,光电子能量越大
爱因斯坦公式
(三)光电效应的量子解释
辐射场是由光量子(光子)组成,即光具有粒子的特性,光子既有能量又有动量。
2、遏止电势与频率成线性关系
1、光电子获得能量与光强无关,与频率有关
O
V0
υo
υ
a
b
-V0 O V
I
3、当入射光频率大于频率o时, 才会产生光电效应
三、光谱的一般知识
(一)光谱
光谱是电磁辐射(不论在可见区或在可见区外)的波长成分和强度分布的记录;有时只是波长成分的记录。
光谱是研究原子结构的重要途径之一。
(二)光谱仪
光谱仪:能将混合光按不同波长成分展开成光谱的仪器。
光谱仪的组成:光源、分光器、记录仪,若装有照相设备,则称为摄谱仪。
不同波长的光线会聚在屏上的不同位置,因此谱线的位置就严格地与波长的长短相对应。
(三)光谱的类别
按波长分:红外光谱、可见光谱、紫外光谱
按产生分:原子光谱、分子光谱;】
按形状分:线状光谱、带状光谱和连续光谱