利用高能粒子轟擊原子.ppt

《利用高能粒子轟擊原子.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第16章量子物理基礎(chǔ)十九世紀(jì)末,經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度,正當(dāng)人們歡呼:“物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成,以后人們的工作只是為其添磚加瓦而已”之時(shí),一些新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)卻使物理學(xué)大廈的根基發(fā)生了動(dòng)搖。1、邁—莫實(shí)驗(yàn)否定了絕對(duì)參照系(以太系)的存在；2、熱輻射現(xiàn)象中的“紫外光災(zāi)難”；3、放射性現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)原子是可分的。這些實(shí)驗(yàn)事實(shí)迫使科學(xué)家們拋棄以往慣用的思維方法,重新思考物理學(xué)的基本概念,在曲折艱苦的陣痛中終于誕生了相對(duì)論和量子論。16.1普朗克量子假設(shè)一、熱輻射現(xiàn)象2、平衡熱輻射:輻射與吸收平衡,溫度恒定.1、熱輻射:決定于物體溫度的電磁輻射.3

2、、描述熱輻射的物理量單色輻射強(qiáng)度：在單位時(shí)間內(nèi)從物體表面單位面積上、單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)所輻射出的能量。總輻射能：在單位時(shí)間內(nèi)從物體表面單位面積上輻射的各種波長(zhǎng)的能量1、黑體:輻射(吸收)能力最強(qiáng)的物體,能全部吸收一切外來輻射。二、黑體輻射人造黑體模型:不透明材料制成的帶小孔空腔。2、黑體的單色輻射強(qiáng)度(單色輻出度)1)意義:溫度為T的黑體,在單位時(shí)間,單位面積上,單位波長(zhǎng)間隔所輻射出的能量.定量說明了輻射強(qiáng)度的大小。2)測(cè)定黑體實(shí)驗(yàn)原理三、黑體輻射定律由黑體實(shí)驗(yàn)曲線可以看出:1、斯特藩—玻爾茲曼定律：1)黑體的分布規(guī)律是溫度T的函數(shù),與材料

3、無關(guān)。2)溫度T時(shí),在單位時(shí)間、單位面積上的總輻射能：1879年,斯特藩從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)此規(guī)律,五年后玻爾茲曼從理論上得到：2、維恩位移定律曲線峰值對(duì)應(yīng)的1893年,維恩得到他們之間關(guān)系：表明:向短波方向移動(dòng);向高頻方向移動(dòng)四、瑞利—金斯公式經(jīng)典物理的困難瑞利—金斯從經(jīng)典理論得到：作出理論曲線與實(shí)驗(yàn)曲線比較：1)在低頻(長(zhǎng)波)部分符合很好；2)在高頻(紫外)部分出現(xiàn)巨大分歧.實(shí)驗(yàn)指出:理論得到:五、普朗克假設(shè)、黑體輻射公式1、假設(shè):金屬空腔壁上帶電諧振子(電子)只吸收或發(fā)射的整數(shù)倍的能量,即能量的變化不連續(xù).——普朗克常數(shù)頻率為的諧振子,其

4、能量只能取等一系列不連續(xù)的值?！芰苛孔踊僭O(shè)2、普朗克輻射公式與實(shí)驗(yàn)曲線符合的很好“新概念”:能量量子化.開始人們不相信,后來1905年愛因斯坦利用其發(fā)展了光量子概念,成功解釋了光電效應(yīng),才被人們普遍接受,1918年獲Nobel獎(jiǎng)。六、黑體輻射定律的應(yīng)用光測(cè)高溫、光測(cè)高溫計(jì)（實(shí)驗(yàn)）16.2光電效應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)裝置1、K—陰極,A—陽極,電子從KA在電路中形成光電流。2、光電效應(yīng):在入射光照射下,電子獲得能量從金屬表面逸出。4、飽和光電流:加正向電壓,使逸出金屬表面的電子全部到達(dá)陽極A,此時(shí)光電流為最大值。3、遏止電壓:電子能從KA,說明

5、電子具有動(dòng)能;加反向電壓,當(dāng)二、實(shí)驗(yàn)規(guī)律：3、對(duì)給定金屬，存在一截止頻率。1、飽和電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。2、光電子的初動(dòng)能隨入射光頻率線性增加,與光的強(qiáng)度無關(guān)。4、光電子是即時(shí)發(fā)射的。三、經(jīng)典理論的困難1、認(rèn)為不存在,只要光強(qiáng)足夠大,即能發(fā)生光電效應(yīng).但實(shí)驗(yàn)證明:只要不管光強(qiáng)多大,都不會(huì)有光電子逸出。2、認(rèn)為電子吸收能量需要一定的時(shí)間積累,但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)具有瞬時(shí)性。3、光電子初動(dòng)能應(yīng)該與入射光強(qiáng)度成正比.四、愛因斯坦的光量子理論1、光量子:光可以看成是微?！饬孔咏M成的粒子流,每個(gè)光子具有能量.2、愛因斯坦光電效應(yīng)方程：2)光電流I正

6、比于光電子數(shù)目n和速度v,但n是主要因素。至此,愛因斯坦不僅完美解釋了光電效應(yīng),還使人們對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)有了質(zhì)的飛躍——波動(dòng)性兼具粒子性。1)瞬時(shí)性解釋:單個(gè)電子完全吸收光子能量,只要,就立即有光電子逸出.16.2康普頓效應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)裝置二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:x射線通過物質(zhì)散射時(shí),波長(zhǎng)發(fā)生變化,散射后的波長(zhǎng)有兩個(gè)峰值,一個(gè)與原來波長(zhǎng)相同,另一個(gè)與散射角有關(guān)。三、對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋1、經(jīng)典解釋:單色電磁波作用于比波長(zhǎng)尺寸小的帶電粒子上時(shí),引起受迫振動(dòng),向各方向輻射同頻率的電磁波。經(jīng)典理論不能作出合理解釋!2、光子理論解釋:光子與電子的彈性碰撞1

7、)光子傳遞一部分能量給電子2)為什么還有原波長(zhǎng)的峰值？光子與束縛電子碰撞,是與整個(gè)原子碰撞,失去能量較少,散射后頻率幾乎不變。(3)原子量小的物質(zhì)康普頓效應(yīng)較顯著;原子量大的物質(zhì)效應(yīng)不顯著?？灯疹D效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),以及理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致,不僅有力地證實(shí)了光子假設(shè)的正確性,并且證實(shí)了微觀粒子的相互作用過程中,也嚴(yán)格遵守能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律。2、光子理論解釋16.3氫原子光譜的規(guī)律性研究原子結(jié)構(gòu)規(guī)律有兩條途徑：1、利用高能粒子轟擊原子—轟出未知粒子來研究(高能物理)；2、通過在外界激發(fā)下，原子的發(fā)射光譜來研究光譜分析。一、光譜1、發(fā)射

8、光譜：1)連續(xù)光譜:熾熱固體、液體、黑體;2)線狀光譜(原子):彼此分立亮線,氣體放電、火花電弧等。兩者都能反映物質(zhì)特性及其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)——特征譜線最簡(jiǎn)單的原子發(fā)射光譜是氫原子光譜。二、氫原子的光譜系十九世