第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展

第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展黑體輻射光電效應(yīng)康普頓散射氫原子光譜玻爾的氫原子模型量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展量子力學(xué)的重大事件(1)1898Mme.CurieRadioactivepoloniumand radium1901Planck Blackbodyradiation1905Einstein Photoeletriceffect1911Rutherford Modeloftheatom1913Bohr QuantumtheoryofspectraCompton Scatteringphotosoffelectrons1924Pauli Exclusionprinciples1925deBroglie Wavehypnosis量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展量子力學(xué)的重大事件(2)1926Schroedinger Waveequation1927Heisenberg Uncertaintyprinciple1927DavissonandGermer Experimentonwave propertiesofelectrons1927Bohr Interpretationofthe wavefunction1928Dirac Relativisticwaveequation; predicationofexistenceof thepositron 量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展經(jīng)典理論的成就和困難十九世紀(jì)末與二十世紀(jì)初，經(jīng)典物理學(xué)理論（牛頓力學(xué)，熱力學(xué)及統(tǒng)計(jì)物理，電動(dòng)力學(xué)）取得極大成就。但在相對(duì)論領(lǐng)域和微觀領(lǐng)域,經(jīng)典理論遇到嚴(yán)重困難。例如微觀領(lǐng)域中黑體輻射

光電效應(yīng)康普頓散射氫原子光譜量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展黑體輻射任何溫度的物體都會(huì)發(fā)出一定的熱輻射，即各種頻率的電磁波。黑體：在任何溫度下都能把照射在其上任何頻率的輻射完全吸收。黑體是理想化的物體，實(shí)際中我們用任何物體做的空腔，在它很小的開口處就是一個(gè)相當(dāng)理想的黑體。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展在溫度T下，從物體單位面積發(fā)出的，頻率在+d之間的輻射通量u(,T)

d。輻射譜密度和輻射本領(lǐng)輻射譜密度

u(,T)：輻射本領(lǐng)E(T):輻射本領(lǐng)和輻射譜密度之間的關(guān)系 在溫度T下，從物體表面單位面積發(fā)出的輻射通量。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展T1>T2>T3黑體輻射譜

Boltzmann-StefanlawWien’stransformationlawM2量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展維恩公式和瑞利－金斯公式紫外發(fā)散問(wèn)題紫外發(fā)散

Wien’sformulaWien’sLaw量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展

Rayleigh-Jean’sformulaRayleigh-Jean’sLawRayleigh-Jean’sLawWien’sLaw普朗克公式Planck’sLaw

Planck’sformula量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展普朗克能量量子假說(shuō)

電磁輻射的能量交換只能是離散的，其取值只能是的整數(shù)倍。其中h為普朗克常數(shù)。

稱為能量子。能量量子化

Discrete,Planck’sconstant,Quantum(Pl.Quanta)量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展普朗克常數(shù)用普朗克公式擬合黑體輻射譜密度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到

普朗克常數(shù)也可以由光電實(shí)驗(yàn)測(cè)出。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展光電效應(yīng)的歷史

(1)H.R.Hertz,1886，在用萊頓瓶放電的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)紫外線照在火花隙的負(fù)極上，放電比較容易發(fā)生。W.Hallwach,1888，清潔而絕緣的鋅板在紫外線照射下獲得正電荷，而帶負(fù)電的板在光照射下失掉其負(fù)電荷。J.J.Thomson,1899，陰極射線由電子組成量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展光電效應(yīng)的歷史(2)PhillippLenard,1902，金屬在紫外線照射下發(fā)射電子AlbertEinstein,1905，光量子假說(shuō)

RobertAndrewsMillikan,1916，驗(yàn)證愛因斯坦的光電效應(yīng)量子公式，并精確測(cè)定了普朗克常量。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展外光電效應(yīng)真空管光照射某種物質(zhì)，致使部分電子逃逸物質(zhì)表面。這些電子被稱為光電子。光電倍增管(Photomultiplier)量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展內(nèi)光電效應(yīng)半導(dǎo)體光激載流子保留在材料內(nèi)部。光電導(dǎo)本征光電導(dǎo)體吸收一個(gè)光子，就會(huì)從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生一個(gè)自由電子，同時(shí)在在價(jià)帶產(chǎn)生一個(gè)空穴。對(duì)材料施加電場(chǎng)，使電子和空穴都通過(guò)材料運(yùn)輸，從而產(chǎn)生電流光電導(dǎo)探測(cè)器，光伏探測(cè)器，太陽(yáng)能電池，CCD,攝像機(jī)量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展光電怠效應(yīng)委實(shí)驗(yàn)Light單色光AnodeCathode

真空石英管

變阻箱VaryingVoltage量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展經(jīng)典麥克槽斯韋爾理論的推慘論相比盞與藍(lán)副光，收紅光愛具有赤更長(zhǎng)限的周懇期，秋因而私紅光倉(cāng)與電度子的枕相互腰作用播時(shí)間泊更長(zhǎng)經(jīng)，這晉使得找紅光喪比藍(lán)篩光更加容易斤使電艦子逸同出。若入鳳射單他色光絞的光雙強(qiáng)增抓強(qiáng)，隸則會(huì)滋有更府多的磁電子搞逸出鬼，且傳這些工電子上的能秀量也戴相應(yīng)亮增大省。由于煎弱光失的能駕量相笑當(dāng)小賓，因鄭此在遇弱光土的條攤件下希，電此子需網(wǎng)要更豬多的慚時(shí)間緩才能森逸出完。入射扒波的勵(lì)能量由將由瘦上百凡萬(wàn)個(gè)庫(kù)電子守分享吹。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展遏止松電壓將換滴向開膚關(guān)反漁接，示電場(chǎng)綁反向跪，則賢光電姜子離它開陰犬極后爐將受蒙反向泥電場(chǎng)枕阻礙士作用餓。當(dāng)K、A間加噴反向誕電壓救，光鍋電子袍克服左電場(chǎng)暢力作翠功，霜當(dāng)電制壓達(dá)襯到某否一值U0時(shí)，伙光電暈流恰鐵為0。U0叫做遏止驗(yàn)電壓.量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展飽和懂電流述和遏鼻止電夕壓入射級(jí)光頻恭率固定巡壽，不同第光強(qiáng)擋下，謀光電流i與電溉壓V的關(guān)浴系i量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展截止撤頻率當(dāng)入好射光洽頻率ν>ν0時(shí)，電子鳥才能熔逸出鬼金屬何表面；當(dāng)入助射光寫頻率ν<ν0時(shí)，無(wú)論竄光強(qiáng)敘多大擇也無(wú)斬電子插逸出訪金屬慣表面慘。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展遏止姿電壓顆和截捐止頻駱率對(duì)特迫定金袋屬表濟(jì)面，遏止繼電勢(shì)U0(遏止電么壓V0)和頻惰率的關(guān)句系量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展馳豫婚時(shí)間光強(qiáng)I和頻川率固定，趣光電疾流i與產(chǎn)生關(guān)光電訂子的時(shí)間t的關(guān)倒系馳豫德時(shí)間<1竭0-9s量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展愛因資斯坦葬光子欲假說(shuō)光子獸仍保臟持頻敗率及床波長(zhǎng)秤的概朋念。電磁域場(chǎng)和麥物質(zhì)外相互林交換盜的能勢(shì)量不聞是連綱續(xù)分迎布的哭，而是輪集中聽在一嫂些叫光子(或疫光量忌子)米的粒舅子上霧。光子的能量E正比于其頻率量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展愛因果斯坦陰公式掀(截1)脫出嫩功電子附動(dòng)能量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展金屬仙中的縮慧電子矩吸收佩了光源子的搏能量，一部獎(jiǎng)分消滋耗在疲電子隱逸出梨功，另一被部分罰變?yōu)橛涔怆姲刈拥墓P動(dòng)能。愛因版斯坦飾公式蠢(搖2)量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展光電密效應(yīng)符的解逐釋截止腫頻率ν0（紅等限）屆-只有求當(dāng)入射磁光頻精率ν>ν0時(shí)，公電子代才能密逸出版金屬柄表面舊，產(chǎn)跳生光盈電效市應(yīng)遏止羅電壓恐-木初防動(dòng)能壇及反濕向遏秩止電餡壓與ν成正單比效應(yīng)均瞬時(shí)響性國(guó)-各電子閱吸收絞光子個(gè)時(shí)間騾很短爐，只推要光尋子頻酷率大埋于截倘止頻壺率，掙電子占就能任立即疑逸出況金屬搖表面循，無(wú)便需積駝累能送量的共時(shí)間鑄，與燥光強(qiáng)括無(wú)關(guān)量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展康普葛頓散光射實(shí)驗(yàn)X射線偷被輕神原子訴量的炸物質(zhì)遼散射量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展康普校頓散誘射實(shí)親驗(yàn)結(jié)票果(1約)X射線匯被輕夫原子僵量的殘物質(zhì)側(cè)散射辮后，測(cè)波長(zhǎng)婦變長(zhǎng)疏。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展康普煉頓散貧射實(shí)驗(yàn)循結(jié)果莊(請(qǐng)2)若以魂不同喉元素烈作為散停射物綠質(zhì)，刺則波長(zhǎng)袍變化銷量與殖散射物該質(zhì)無(wú)胡關(guān)。量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展康普忘頓散禿射模怒型X射線暮的光陰子與請(qǐng)電子殲的碰粘撞量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展康普暢頓散拾射公腸式碰撞硬過(guò)程叼中，破動(dòng)量揀與能糟量守穴恒量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展光子拳性質(zhì)

波長(zhǎng)，頻率，角頻率，波矢量

光子能量

光子動(dòng)量量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展氫原免子光燥譜-廊棱鏡撇光譜挑儀So返ur移ceSl勿itPr呼is坊mSc社re原enBlueRed量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展氫原族子光壯譜量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展里德開伯公紹式里德伯公式n=1暴,=2壘,3罵,4勺,…紫外吊區(qū)，追賴曼其系n=2驢,=3貝,4帳,5淡,…可見澆區(qū)，渡巴耳券末系n=3鹿,蟻=栽4,秀5,拖6,駛…紅外走區(qū)，幕帕邢粗系量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展盧瑟言福的足原子錯(cuò)模型盧瑟緩福的有核模嚴(yán)型原子基中的傅正電躍荷集壩中在弄占原邊子大傍小萬(wàn)借分之辛一的移小范租圍內(nèi)灶.量子力學(xué)與原子核物理第一章量子力學(xué)的歷史發(fā)展玻爾畝的氫茄原子賢模型原子陣的穩(wěn)墊定狀授態(tài)，堅(jiān)即定態(tài)只可封能是勒某些儉具有原一定擁的分離谷值能量(E1,E