第16章早期量子论.ppt

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1、P.1/55质点运动学质点运动学第16章早期量子论现在学习的是第1页，共52页16.1 16.1 黑体辐射和普朗克量子假设黑体辐射和普朗克量子假设16.1.1 黑体辐射及其基本规律黑体辐射及其基本规律1.1.热辐射热辐射 物体中的分子、原子受到热物体中的分子、原子受到热 激发而发射电磁波的现象激发而发射电磁波的现象.头头部热辐射像部热辐射像 头部各部分温度不同头部各部分温度不同,因此它们的因此它们的热辐射存在差异热辐射存在差异,这种差异可通过这种差异可通过热热像仪像仪转换成可见光图像转换成可见光图像.物体物体辐射辐射电磁波的电磁波的同时同时，也，也吸收吸收电磁波电磁波.物体物体辐射本领辐射本领

2、越越大大，其，其吸收本领吸收本领也越也越大大.现在学习的是第2页，共52页室温室温高温高温吸收吸收辐射辐射白底黑花瓷片白底黑花瓷片不辐射可见光不辐射可见光时，黑花吸收时，黑花吸收大，反射少所大，反射少所以暗以暗辐射可见光时，辐射可见光时，黑花吸收大，黑花吸收大，辐射大所以变辐射大所以变亮亮 辐射和吸收达到平衡时，物体的温度不再变化，此辐射和吸收达到平衡时，物体的温度不再变化，此时物体的热辐射称为时物体的热辐射称为平衡热辐射平衡热辐射.现在学习的是第3页，共52页2.2.描述热辐射的物理量描述热辐射的物理量(1)(1)辐出度辐出度(辐射出射度辐射出射度)单位时间内，从温度为单位时间内，从温度为

3、T 的物体表面的单位面积上，的物体表面的单位面积上，所辐射出各种波长的电磁波的能量的总和所辐射出各种波长的电磁波的能量的总和.(2)(2)单色辐出度单色辐出度(单色辐射出射度单色辐射出射度)单位时间内单位时间内,从温度为从温度为 T 的物体表面的单位面积上的物体表面的单位面积上,所辐射出波长在所辐射出波长在-+d范围内的电磁波的能量范围内的电磁波的能量.单位：单位：Wm-2单位：单位：Wm-3现在学习的是第4页，共52页(3)(3)单色吸收率单色吸收率 (,T)当辐射从外界入射到温度为当辐射从外界入射到温度为T的物体表面时的物体表面时,在在 到到+d 的波段的波段内内,吸收能量与入射总能量之比

4、吸收能量与入射总能量之比.吸收比吸收比吸收能量吸收能量入射总能量入射总能量=说明说明(1)任何物体，在任何温度下都要辐射电磁波；任何物体，在任何温度下都要辐射电磁波；(2)物体在辐射电磁波的同时，也吸收电磁波；物体在辐射电磁波的同时，也吸收电磁波；(3)基尔霍夫定律基尔霍夫定律:在同样的温度下在同样的温度下,不同的物体或不同表面不同的物体或不同表面 性质的物体性质的物体,其单色辐出度与单色吸收率之比是一恒量其单色辐出度与单色吸收率之比是一恒量.一个好的辐射体一定是一个好的吸收体，物体对某一波长不吸一个好的辐射体一定是一个好的吸收体，物体对某一波长不吸收，那么对这个波长也不辐射收，那么对这个波长

5、也不辐射.现在学习的是第5页，共52页3.3.黑体辐射黑体辐射黑体黑体:对于任何温度对于任何温度,单色吸收率恒等于单色吸收率恒等于1的物体的物体.黑色的物体是黑体吗？黑色的物体是黑体吗？思考思考:煤烟煤烟约约95%黑体模型黑体模型 一个密闭的空腔上开一一个密闭的空腔上开一个小孔，则此个小孔，则此小孔小孔就可近似就可近似地看成为地看成为黑体黑体.只吸收，不反射只吸收，不反射.理想模型理想模型黑体辐射的特点黑体辐射的特点:与同温度其它物体的热辐射相比，黑体热辐射与同温度其它物体的热辐射相比，黑体热辐射本领本领最强最强.黑体热辐射黑体热辐射温度温度材料性质材料性质现在学习的是第6页，共52页(1)斯

6、忒藩斯忒藩-玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律1.00.50500 1000 1500 2000Mb(,T)(1014W/m3)(nm)5000K6000K3000K4000K4.4.黑体辐射基本定律黑体辐射基本定律 黑体的辐出度与黑黑体的辐出度与黑体的热力学温度的四次体的热力学温度的四次方成正比方成正比.式中：式中：斯特藩斯特藩-玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数现在学习的是第7页，共52页(2)维恩位移定律维恩位移定律峰值波长峰值波长 m 与温度与温度 T 成反比成反比500 1000 1500 20001.00.50Mb (1014W/m3)(nm)5000K6000K3000K4000K 当黑体的热力学温

7、度升高时当黑体的热力学温度升高时,与单色辐出度的峰值相对应的与单色辐出度的峰值相对应的波长向短波方向移动波长向短波方向移动.现在学习的是第8页，共52页例例:从太阳光谱的实验观测中，测知单色辐出度的峰从太阳光谱的实验观测中，测知单色辐出度的峰值所对应的波长值所对应的波长 m约为约为483nm，试估算太阳表面的温度试估算太阳表面的温度.解解:太阳表面的温度为：太阳表面的温度为：现在学习的是第9页，共52页测定了物体热辐射总能量，就可确定物体的温度测定了物体热辐射总能量，就可确定物体的温度.斯忒藩斯忒藩-玻耳兹曼定律的应用玻耳兹曼定律的应用:红外测温仪红外测温仪现在学习的是第10页，共52页 此式

8、在此式在较小时与实验符合很好，而较小时与实验符合很好，而大时则不好大时则不好.(2)维恩根据实验结果给出了一个经验公式维恩根据实验结果给出了一个经验公式:5.5.经典物理解释黑体辐射的困难经典物理解释黑体辐射的困难(1)瑞利瑞利-金斯根据经典电动力学和统计物理导出了瑞利金斯根据经典电动力学和统计物理导出了瑞利-金斯金斯 公式：公式：此式在此式在较大时能与实验很好符合，而较大时能与实验很好符合，而小时则不对小时则不对.现在学习的是第11页，共52页瑞利瑞利金斯公式金斯公式(1900年年)维恩公式维恩公式(1896年年)Mb 实验曲线实验曲线长波范围与实验符合长波范围与实验符合,而在而在短波范围内

9、不符合短波范围内不符合“紫外灾难紫外灾难”短波范围与实验符合短波范围与实验符合,在在长波范围内不符合长波范围内不符合现在学习的是第12页，共52页16.1.2 普朗克量子假设普朗克量子假设1.1.普朗克公式普朗克公式 普朗克常数普朗克常数式中式中:普朗克公式的得来普朗克公式的得来,起初是半经验的起初是半经验的,即利用内插法将适用于短波即利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利的维恩公式和适用于长波的瑞利金斯公式衔接起来金斯公式衔接起来,在得到了公式在得到了公式后后,普朗克才设法从理论上去论证它普朗克才设法从理论上去论证它.现在学习的是第13页，共52页2.2.经典理论的基本观点经典理

10、论的基本观点 (1)电磁辐射来源于带电粒子的振动，电磁波的频率与振动频率相电磁辐射来源于带电粒子的振动，电磁波的频率与振动频率相同同.(2)振子辐射的电磁波含有各种波长，是连续的，辐射能量也是连续的振子辐射的电磁波含有各种波长，是连续的，辐射能量也是连续的.(3)温度升高，振子振动加强，辐射能增大温度升高，振子振动加强，辐射能增大.3.3.普朗克量子假设普朗克量子假设 对于频率为对于频率为 的振子的振子,振子辐射的能量不是连续的振子辐射的能量不是连续的,而是分立的而是分立的,它的取值是某一最小能量它的取值是某一最小能量h 的整数倍的整数倍.（n=1，2，3）现在学习的是第14页，共52页4.4

11、.量子观念在量子观念在“非难非难”中得到发展中得到发展 普朗克引入了普朗克引入了“能量子能量子”的假设的假设,标志着量子物理学的诞生标志着量子物理学的诞生,具有划时代的意义具有划时代的意义.但是由于这个假设对经典物理学致命的打击但是由于这个假设对经典物理学致命的打击,所以他同时代的那些物理学家对这一观念都表示疑惑不解所以他同时代的那些物理学家对这一观念都表示疑惑不解,甚至怀疑甚至怀疑.洛伦兹说：洛伦兹说：“关于辐射量子问题的讨论使科学家们都陷在死胡同里了关于辐射量子问题的讨论使科学家们都陷在死胡同里了.”普朗克本人也由于受传统的经典观念影响太深普朗克本人也由于受传统的经典观念影响太深,对自己提

12、出的对自己提出的“能量子能量子”思想违反了经典的连续性概念而烦恼和后悔思想违反了经典的连续性概念而烦恼和后悔.并一直试图并一直试图用连续性代替不连续性用连续性代替不连续性,回到经典范畴回到经典范畴.经过十多年徒劳的努力后经过十多年徒劳的努力后,他才相信能量子假设是正确的他才相信能量子假设是正确的,作用量子作用量子 h 反映了新理论的本质反映了新理论的本质.现在学习的是第15页，共52页 1900年年12月月24日，普朗克在法国物理学日，普朗克在法国物理学会的圣会的圣诞诞会上宣会上宣读读了了题为题为关于正常光关于正常光谱谱的能的能量分布定律量分布定律的的论论文，提出了与文，提出了与经经典物理学典

13、物理学格格不入的能量量子化假格格不入的能量量子化假设设：普朗克获普朗克获19181918年度诺贝尔物理学奖年度诺贝尔物理学奖.普朗克假说不仅圆满地解释了黑体辐射问题普朗克假说不仅圆满地解释了黑体辐射问题,还解释了还解释了固体的比热等问题固体的比热等问题,成为现代量子理论的重要组成部分成为现代量子理论的重要组成部分.意义：意义：现在学习的是第16页，共52页16.2 16.2 光电效应和光的量子性光电效应和光的量子性16.2.1 光电效应光电效应 1887年年赫兹赫兹在做火在做火花放电的实验时，发现花放电的实验时，发现加有高电压的金属板被加有高电压的金属板被光照射时，附近的空气光照射时，附近的空

14、气会变成导电的会变成导电的.背景背景:紫外光对放电的影响紫外光对放电的影响 现在学习的是第17页，共52页1.1.实验装置实验装置VGOOOOOOBOO照射光照射光.KA光电管光电管金属在光照射下发射电子金属在光照射下发射电子,这个现象称为这个现象称为光电效应光电效应；从金属表面逸出的电子称为从金属表面逸出的电子称为光电子光电子；光电子运动形成光电子运动形成光电流光电流.现在学习的是第18页，共52页2.2.实验规律实验规律(1)饱和光电流强度饱和光电流强度 iS光电子数光电子数(入射光强入射光强)(2)存在截止频率存在截止频率 0(3)截截止电压止电压U0(光电子最大初动能光电子最大初动能)

15、与入射光的与入射光的频率具有线性关系：频率具有线性关系：iS1iS2U0 U0(V)CsNaCa 0(4)即时发射即时发射.驰豫时间不超过驰豫时间不超过10-9s.KAU现在学习的是第19页，共52页3.3.经典物理与实验规律的矛盾经典物理与实验规律的矛盾 电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与与 光强光强 I 有关有关)逸出，不应存在截止频率逸出，不应存在截止频率 0 .当光强很小时当光强很小时,电子要逸出电子要逸出,必须经较长时间的能量积累必须经较长时间的能量积累.只有光的频率只有光的频率 0 时时,电子才会逸出电子才会逸出.逸出光

16、电子的多少取决于光强逸出光电子的多少取决于光强 I.光电子即时发射光电子即时发射,弛豫时间不超过弛豫时间不超过 109 秒秒.总结总结 光电子最大初动能和光频率光电子最大初动能和光频率 成线性关系成线性关系.光电子最大初动能取决于光强光电子最大初动能取决于光强,和光的频率和光的频率 无关无关.现在学习的是第20页，共52页16.2.2 爱因斯坦光子假说爱因斯坦光子假说1.1.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程 1905年年,爱因斯坦推广了普朗克的观点，他认为：爱因斯坦推广了普朗克的观点，他认为：光束可以看成是由微粒构成的粒子流光束可以看成是由微粒构成的粒子流,这些粒子叫做这些粒子叫做光量

17、子光量子(光光子子).对于频率为对于频率为的光束的光束,每个光子的每个光子的能量能量为：为：式中：式中：A为为逸逸出功出功 当频率为当频率为 的光束照射在金属表面上时的光束照射在金属表面上时，一个电子吸，一个电子吸收一个光子收一个光子,使电子获得能量使电子获得能量h，设电子具有初动能，设电子具有初动能 ,由能量守恒定律，有：由能量守恒定律，有：爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程现在学习的是第21页，共52页2.2.爱因斯坦光子假说对光电效应的解释爱因斯坦光子假说对光电效应的解释 单位时间到达单位垂直面积的光子数为单位时间到达单位垂直面积的光子数为N，则光强，则光强 I=Nh .I 越强越

18、强,到阴极的光子越多到阴极的光子越多,则则逸逸出的光电子越多出的光电子越多.电子吸收一个光子即可逸出电子吸收一个光子即可逸出,不需要长时间的能量积累不需要长时间的能量积累.光频率光频率 A/h 时时,电子吸收一个光子即可克服逸出功电子吸收一个光子即可克服逸出功 A逸出逸出.讨论讨论 光电子最大初动能和光频率光电子最大初动能和光频率 成线性关系成线性关系.现在学习的是第22页，共52页例例:钾的光电效应红限波长为钾的光电效应红限波长为 0=6.2 10-7 m.解解:(1)(2)(3)求求:(1)电子的逸出功；电子的逸出功；(2)在的紫外线照射下在的紫外线照射下,截止电压为多少？截止电压为多少？

19、(3)电子的初速度为多少？电子的初速度为多少？(紫外线紫外线 0=3.0 10-7 m)现在学习的是第23页，共52页3.3.光的波粒二象性光的波粒二象性光子动量和能量的关系式：光子动量和能量的关系式：光子动量：光子动量：由狭义相对论动量和能量关系式：由狭义相对论动量和能量关系式：对于频率为对于频率为的光子，其的光子，其能量能量和和动量动量分别为：分别为：粒子性粒子性波动性波动性现在学习的是第24页，共52页 1909年，爱因斯坦在论文年，爱因斯坦在论文论我们关于辐射本质和结构的观论我们关于辐射本质和结构的观点的发展点的发展中明确地提出了中明确地提出了“光的波粒二象性光的波粒二象性”：光在传播

20、时表现为光在传播时表现为波动性波动性；在与物质相互作用而转移能量时显示出了在与物质相互作用而转移能量时显示出了粒子性粒子性.“我认为我认为,理论物理学发展的最近一个阶段理论物理学发展的最近一个阶段,将给我们提将给我们提供一种光理论供一种光理论,这一理论可以被理解为波动理论和微粒说的这一理论可以被理解为波动理论和微粒说的一种统一一种统一”.圆柱本是圆柱本是“圆柱圆柱”横看成岭侧成峰横看成岭侧成峰光子就是光子就是“光子光子”有波粒二象性有波粒二象性现在学习的是第25页，共52页现在学习的是第26页，共52页16.3 16.3 康普顿散射康普顿散射 1920年，美国物理学家康普顿在研究年，美国物理学

21、家康普顿在研究X射线通过实物物射线通过实物物质发生散射时，发现了一个新的现象质发生散射时，发现了一个新的现象:散射光中除了与入射波长相同的射线外，还有波长比散射光中除了与入射波长相同的射线外，还有波长比入射波长更长的射线入射波长更长的射线.这种现象称为这种现象称为康普顿散射康普顿散射(效应效应).1.1.康普顿散射康普顿散射石墨体石墨体X射线谱仪射线谱仪现在学习的是第27页，共52页2.2.康普顿散射实验结果康普顿散射实验结果 (1)在原子量小的在原子量小的物物质质中中,康康普普顿顿散散射射较较强强,反之较弱反之较弱.(2)波长的改变量波长的改变量-o随散射角随散射角的增加而的增加而增加增加.

22、(3)对不同的散射物质对不同的散射物质,只要在同一个散射只要在同一个散射角下角下,波长的改变量波长的改变量-o都相同都相同.=0=45=90=135现在学习的是第28页，共52页3.3.经典物理的解释经典物理的解释经典理论只能说明波长不变的散射经典理论只能说明波长不变的散射,而不能说明康普顿散射而不能说明康普顿散射.电子受电子受迫振动迫振动同频率同频率散射线散射线发射发射 单色电单色电磁波磁波说明说明受迫振动受迫振动v0照射照射散射物体散射物体现在学习的是第29页，共52页4.4.光量子假说对康普顿效应的成功解释光量子假说对康普顿效应的成功解释 康普顿效应的康普顿效应的实质实质：光子与散射物中

23、的自由电子和束缚电子光子与散射物中的自由电子和束缚电子 发生碰撞发生碰撞.组成组成X 射线的光子与射线的光子与“静止静止”的的“自由电子自由电子”弹性碰撞；弹性碰撞；碰撞过程中能量与动量守恒碰撞过程中能量与动量守恒.撞碰前撞碰前光子光子电子电子撞碰后撞碰后能能量量动动量量动动量量能能量量现在学习的是第30页，共52页根据能量守恒定律：根据能量守恒定律：根据动量守恒定律：根据动量守恒定律：x方向：方向：y方向：方向：联立解得：联立解得：电子的康普顿波长电子的康普顿波长 现在学习的是第31页，共52页结论结论(3)因为康普顿波长比可见光波长小得多因为康普顿波长比可见光波长小得多,所以可见光的散射主

24、所以可见光的散射主 要是瑞利散射要是瑞利散射.(1)波长的改变量波长的改变量 与散射角与散射角有关有关,散射角散射角 越大越大,也越大也越大.(2)波长的改变量波长的改变量 与入射光的波长无关与入射光的波长无关.康普顿散射实验的意义：康普顿散射实验的意义：表明光具有粒子性；光子具有动量；动量守恒和能量守恒两表明光具有粒子性；光子具有动量；动量守恒和能量守恒两定律在微观领域仍成立定律在微观领域仍成立.康普顿获得康普顿获得19271927年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖.现在学习的是第32页，共52页例例:在康普顿效应中在康普顿效应中,入射光子的波长为入射光子的波长为310-3nm,反冲电子反冲电

25、子 的速度为光速的的速度为光速的60%.求求:散射光子的波长和散射角散射光子的波长和散射角.解解:根据能量守恒定律：根据能量守恒定律：现在学习的是第33页，共52页16.4 16.4 玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论16.4.1 经典氢原子模型经典氢原子模型1.1.汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型(葡萄干蛋糕模型葡萄干蛋糕模型)+-粒子的大角度散射粒子的大角度散射汤姆孙模型无法解释汤姆孙模型无法解释粒子散射实验粒子散射实验.现在学习的是第34页，共52页2.卢瑟福核式模型卢瑟福核式模型(1911)RSFPTO粒子粒子粒子散射实验装置示意图粒子散射实验装置示意图卢瑟福于卢瑟福于19111911年提出

26、年提出原子的有核模型原子的有核模型或称或称原子的行星模型原子的行星模型：原子的中心有一带正电的原子核原子的中心有一带正电的原子核,它几乎集中了原子的它几乎集中了原子的全部质量全部质量,电子围绕这个核旋转电子围绕这个核旋转,原子半径原子半径 r=10-10m,原子核原子核半径半径 r=10-1410-15m.现在学习的是第35页，共52页卢瑟福原子的有核模型提出的遭遇卢瑟福原子的有核模型提出的遭遇无法解释无法解释原子的稳定性原子的稳定性及及原子分立的线状光谱原子分立的线状光谱.电子绕原子核做圆周运动电子绕原子核做圆周运动辐射电磁波辐射电磁波原子系统的能量逐渐减小原子系统的能量逐渐减小不可能有稳定

27、的原子不可能有稳定的原子原子光谱为连续的带状光谱原子光谱为连续的带状光谱由经典理论由经典理论:现在学习的是第36页，共52页16.4.2 氢原子光谱氢原子光谱656.3 nm486.1 nm434.1 nm410.2 nm氢原子光谱是具有规律的分立线状光谱氢原子光谱是具有规律的分立线状光谱.1885年巴耳末得到氢原子可见光谱线波长的经验公式：年巴耳末得到氢原子可见光谱线波长的经验公式：谱线波长谱线波长(nm)巴耳末公式巴耳末公式现在学习的是第37页，共52页定义波数：定义波数：里德伯常数里德伯常数 巴耳末公式巴耳末公式1889年里德伯和里兹发现普遍公式：年里德伯和里兹发现普遍公式：(n m)现

28、在学习的是第38页，共52页莱曼系莱曼系,1916巴耳末系巴耳末系,1885帕刑系帕刑系,1908布拉开系布拉开系,1922普丰德系普丰德系,1924汉弗莱系汉弗莱系,1953红外线红外线红外线红外线红外线红外线紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线123456谱线系名称谱线系名称谱线波段谱线波段谱线公式谱线公式氢原子线光谱系氢原子线光谱系现在学习的是第39页，共52页16.4.3 玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论Niels Bohr(1885-1962)1.1.玻尔理论的三条假设玻尔理论的三条假设 (1)(1)定态假设：定态假设：电子在原子中沿一组电子在原子中沿一组特殊轨道运动，并处于稳特殊轨道运

29、动，并处于稳定的能量状态定的能量状态(简称简称定态定态).当电子从一个能态轨当电子从一个能态轨道向另一个能态轨道跃迁道向另一个能态轨道跃迁时，要发射或吸收光子时，要发射或吸收光子.(2)(2)频率假设：频率假设：(3)(3)轨道角动量量子化假设：轨道角动量量子化假设：电子以速度电子以速度v 在半径为在半径为r 的圆周上绕核运动时，只有电子的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量的角动量 L 等于等于 的整数倍的那些轨道才是稳定的，即的整数倍的那些轨道才是稳定的，即:现在学习的是第40页，共52页2.2.氢原子能级公式氢原子能级公式 设在氢原子中设在氢原子中,质量为质量为m、电荷为、电荷为e 的电子

30、的电子,在半径为在半径为 rn 的稳定轨道上以速率的稳定轨道上以速率vn作圆周运动作圆周运动,作用在电子上的库仑力作用在电子上的库仑力提供向心力提供向心力,因此有：因此有：由由第第 n 个定态的个定态的轨道半径轨道半径为：为：玻尔半径玻尔半径rn现在学习的是第41页，共52页电子在第电子在第n个轨道上的个轨道上的总能量总能量是是动能动能和和势能势能之和：之和：氢原子所具有的能量为：氢原子所具有的能量为：氢原子所具有的能量是不连续的，这一系列氢原子所具有的能量是不连续的，这一系列不不连续连续的能量值，就构成了的能量值，就构成了能级能级.氢原子能级公式氢原子能级公式-13.6 eV现在学习的是第4

31、2页，共52页对于氢原子对于氢原子,有有:玻尔轨道半径玻尔轨道半径:氢原子能级氢原子能级:eV 第一激发态第一激发态基态基态现在学习的是第43页，共52页实验测得实验测得:计算得到计算得到:当电子从较高能级的当电子从较高能级的En跃迁到较低能级的跃迁到较低能级的Em时时,可得原可得原子辐射的单色光的光子能量为子辐射的单色光的光子能量为:由由 ，得：，得：现在学习的是第44页，共52页3.3.氢原子能级跃迁与光谱系氢原子能级跃迁与光谱系现在学习的是第45页，共52页例例:如用能量为如用能量为12.6 eV的电子轰击氢原子的电子轰击氢原子,将产生哪些谱线？将产生哪些谱线？解：解：取取 n=3可能的

32、轨道跃迁：可能的轨道跃迁：31，32，21例例:氢原子中把氢原子中把 n=2 状态下的电子移离原子需要多少能量？状态下的电子移离原子需要多少能量？解：解：现在学习的是第46页，共52页夫兰克夫兰克赫兹赫兹 除了光谱实验能证明玻尔模型正确外，法国科学家夫兰克和赫兹正除了光谱实验能证明玻尔模型正确外，法国科学家夫兰克和赫兹正是用电子轰击多电子汞原子，成功证明了原子内部能量的量子化是用电子轰击多电子汞原子，成功证明了原子内部能量的量子化.这是这是独立于光谱实验的另一种方法，极其重要独立于光谱实验的另一种方法，极其重要.4.4.玻尔模型的实验验证玻尔模型的实验验证现在学习的是第47页，共52页5.5.

33、玻尔模型的贡献与困难玻尔模型的贡献与困难(1)(1)贡献：贡献：给出了量子化的原子结构，成功地给出了给出了量子化的原子结构，成功地给出了对氢原子结构的定量描述，揭开了对氢原子结构的定量描述，揭开了30年来令人年来令人费解的氢光谱之谜费解的氢光谱之谜.(2)(2)困难：困难：在玻尔理论中却同时存在着两种不协调的概念在玻尔理论中却同时存在着两种不协调的概念.经典的连续性和量子的不连续性经典的连续性和量子的不连续性 对玻尔理论的评价：对玻尔理论的评价：(4)是半经典理论是半经典理论,仍保留了仍保留了“轨道轨道”概念概念.(2)定态假设和角动量量子化条件都对定态假设和角动量量子化条件都对,但是是但是是

34、硬加上去硬加上去的的.(3)频率条件完全正确频率条件完全正确,一直沿用至今一直沿用至今.(1)提出了原子能量量子化提出了原子能量量子化.量子概念用到了原子结构模型量子概念用到了原子结构模型.现在学习的是第48页，共52页哥本哈根精神哥本哈根精神 哥本哈根精神是玻尔研究所所倡导的，也是玻尔研究所哥本哈根精神是玻尔研究所所倡导的，也是玻尔研究所能成为世界著名的能成为世界著名的“物理学界的朝拜圣地物理学界的朝拜圣地”，为近代物理发展，为近代物理发展做出一系列重大贡献的关键所在做出一系列重大贡献的关键所在.哥本哈根精神可以归纳为两点：哥本哈根精神可以归纳为两点：(1)(1)科学国际主义科学国际主义 (

35、2)(2)独特的研究风格独特的研究风格平等自由合作的讨论气氛和浓厚的学术气氛平等自由合作的讨论气氛和浓厚的学术气氛.玻尔理论在人们玻尔理论在人们认识原子结构认识原子结构的进程中有很的进程中有很大的贡献大的贡献.1922 1922年玻尔获诺贝尔物理奖年玻尔获诺贝尔物理奖现在学习的是第49页，共52页 在玻尔研究所里学术空气很在玻尔研究所里学术空气很浓，这是玻尔演讲后与踊跃的听浓，这是玻尔演讲后与踊跃的听众讨论问题众讨论问题.哥本哈根学派哥本哈根学派“丹麦是我出生的地方，丹麦是我出生的地方，是我的故乡，是我的故乡，这里就是我心中的世界这里就是我心中的世界 开始的地方开始的地方.”玻尔婉拒了卢瑟福和普朗玻尔婉拒了卢瑟福和普朗克的邀请，留在丹麦工作克的邀请，留在丹麦工作.他常引用安徒生的诗句：他常引用安徒生的诗句：现在学习的是第50页，共52页玻尔正在讲解他玻尔正在讲解他的的互补原理互补原理 玻尔（左）和玻尔（左）和 海森伯（中）及海森伯（中）及 泡利（右）在一起泡利（右）在一起现在学习的是第51页，共52页玻玻尔尔和和他他的的孩孩子子们们照片中右面第一个孩子照片中右面第一个孩子 Aage.Bohe后来从事核物理的研究，因对原后来从事核物理的研究，因对原子核理论的杰出贡献，于子核理论的杰出贡献，于1975年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖.现在学习的是第52页，共52页