ch12 波和粒子

一、光电效应爱因斯坦方程光电效应光照射到金属表面时，有电子从金属表面逸出的现象。光电子逸出的电子。OOOOOOOOAKGVR光电子由K飞向A，回路中形成光电流。1、光电效应的实验规律实验规律光电效应伏安特性曲线饱和电流光强较强光强较弱截止电压icU1I2IOU1）在入射光频率和电极电压U固定时，饱和光电流与入射光的强度成正比。2）存在遏止电压cmeeUm2210UkUccUO0221eUekmmekU0kU000212mem对于给定的金属，当照射光频率小于金属的红限频率，则无论光的强度如何，都不会产生光电效应。cmeeUm2210UkUc3）瞬时效应实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光电子出现只需要的时间。s910截止频率（或红限频率）：爱因斯坦方程：Amhme221爱因斯坦光子假说：光是以光速c运动的微粒流，称为光量子（光子）。h光子的能量：金属中的自由电子吸收一个光子能量h以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功A，一部分转化为光电子的最大初动能。2、爱因斯坦方程普朗克常数—sJh3410626.6—光的频率0221eUekmmeAhmme221ekh0eUAhA03.从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。爱因斯坦对光电效应的解释2.电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以无须时间的累积。1.光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。截止频率（或红限频率）：例：教材P274，例12-2二、光的波粒二象性光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，即具有波粒二象性。•光子的能量：pcmch2•光子的质量：光子的静止质量：00m2chm•光子的动量：hchp1、氢原子光谱的实验规律三、玻尔氢原子理论R∞=1.0967758×107m-1里德伯常数氢原子各谱线系的波数可用一个经验公式来表示：)11(122nkRk,n均为正整数，且km。（1）4,3,2,1nk为赖曼系,各谱线位于紫外线波段。（2）5,4,3,2nk为巴尔末系,各谱线位于可见光波段。（3）6,5,4,3nk为帕邢系,各谱线位于近红外线波段。（4）7,6,5,4nk为布喇开系，各谱线位于远红外波段。（5）8,7,6,5nk为普芳德系，各谱线位于远红外波段。（1）卢瑟福原子核式模型原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一个很小的体积内，称为原子核，原子中的电子在核的周围绕核作圆周运动。卢瑟福模型成功地解释了粒子的散射实验，但根据经典电磁场理论，卢瑟福的模型结构不可能是稳定的系统。2、玻尔的氢原子理论（2）玻尔的三条基本假设1）定态假设原子系统中存在一系列稳定的能量状态称为定态，处于定态的原子不辐射电磁波。),,(21EE2）角动量量子化假设处于定态轨道上运动的电子，其角动量为),3,2,1(2nnhnrmL式中：~m电子的质量，~电子运动的速率，~r轨道半径。3）频率条件假设当原子从定态En跃迁到定态Ek时，辐射（或吸收）光子的频率hEEkn||若knEE，则辐射光子；反之，则吸收光子。（3）氢原子的轨道半径02222020441annmernenn式中mra101010529.0称玻尔半径，即电子轨道的最小半径。（4）氢原子的能量),3,2,1(6.131322222024neVnnmeEn1n的定态叫基态，1n的定态叫激发态。讨论：1）基态能eVE6.1312）基态电离能eVEE6.1313）氢原子能级跃迁所辐射的光子频率)11(642232034nkme相应的波数:)11(6412232034nkcmec氢原子能级及能级跃迁所产生的光谱线，如下图。氢原子光谱中的不同谱线6562.794861.334340.474101.741215.681025.83972.5418.7540.50赖曼系巴耳末系帕邢系布喇开系连续区nE)eV(0850.511.393.613.43n2n1n例：教材P279，例12-4四、德布罗意波1、德布罗意波假设物质波的假设：一切实物粒子也具有波粒二象性。运动的实物粒子的能量E、动量p与它相关联的波的频率和波长之间满足如下关系：hEhp这种和实物粒子相联系的波,称为德布罗意波(或物质波)物质波波长：mhph20)(1cmhkEmhmh002自由粒子速度较小时,例：教材P2812、物质波的实验验证1927年戴维孙和革末用加速后的电子投射到晶体上进行电子衍射实验。GK狭缝电流计镍集电器U电子束单晶电流出现峰值戴维孙—革末实验中063A0328000.kU.d试验与理论结果一致，证实了电子的波动性。同年，汤姆孙等人让电子通过薄金属片，试验装置见教材P250图15.15，发现同X射线一样，也产生了清晰的电子衍射图样。微观粒子的位置和动量的不确定关系：hpzhpyhpxzyx微观粒子的位置和动量不能同时确定五、海森伯不确定关系微观粒子的空间位置要由概率波来描述，概率波只能给出粒子在各处出现的概率。任意时刻不具有确定的位置和确定的动量。例：教材P284，例题12-6、7、8