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1、1波粒二象性波粒二象性1）波粒二象性：）波粒二象性：既具有波动性又具有粒子性既具有波动性又具有粒子性2）实物粒子的波动性）实物粒子的波动性/h mv所有物质都具有波动所有物质都具有波动性，波长为：性，波长为： ，称为德布罗意波。称为德布罗意波。电子在晶体上散射时的电子在晶体上散射时的电子束强度分布图与电子束强度分布图与 X光在晶体上的衍射强度光在晶体上的衍射强度分布图十分相似。分布图十分相似。康普顿散射公式康普顿散射公式21v2EmvpmEh/pE chc康普顿散射是光子与电子的弹性碰康普顿散射是光子与电子的弹性碰撞过程，总能量及总动量均守恒。撞过程，总能量及总动量均守恒。光子光子:mv0pp
2、依据相对论依据相对论:电子电子:2001vv2hhmppm，222200(v)()()2( )coshhhmccc20v0,2mhmhv22222002( ) (2cos )hmhc220( ) (2(1 cos )hc 22(1 cos )hmc20/20c2sin22sin222Cmch00241. 0AmchC，忽略，忽略 （1） （ ）的原因是：）的原因是：康普顿散射的量子解释康普顿散射的量子解释00碰撞光子把部分能量交给自由电子，碰撞光子把部分能量交给自由电子，自身能量减少，频率变小。自身能量减少，频率变小。 越大，碰撞越厉害，自身能量越大，碰撞越厉害，自身能量减少越多，减少越多，
3、越大。越大。（2） 与物质无关的原因是：与物质无关的原因是：碰撞过程是光子与电子的相互作用，碰撞过程是光子与电子的相互作用，任何物质的电子都相同。任何物质的电子都相同。在在 方向：方向：（3）同一散射物质，）同一散射物质， 强度随强度随 增大减小、增大减小、 强度随强度随 增大变大的原因是：增大变大的原因是：0方向方向的光子均是未与电子碰撞的光子的光子均是未与电子碰撞的光子0 波长的光子是与原子实碰撞后的光子，波长的光子是与原子实碰撞后的光子，因此，随因此，随 增大越来越少，增大越来越少， 波长的光子是与自由电子碰撞后的光子，波长的光子是与自由电子碰撞后的光子，因此，随因此，随 增大越来越多。
4、增大越来越多。0（4）同一散射角，）同一散射角， 强度随原子序数增大强度随原子序数增大 而增大、而增大、 强度随强度随N增大减小的原因是增大减小的原因是:0随随N增大，被原子核束缚形成增大，被原子核束缚形成原子实的电子越来越多，原子实的电子越来越多，光子与自由电子碰撞的机会越来越少，光子与自由电子碰撞的机会越来越少，与原子实碰撞的机会越来越多。与原子实碰撞的机会越来越多。因此，散射光中原波长的成分就因此，散射光中原波长的成分就越来越强、新波长的成分越来越弱。越来越强、新波长的成分越来越弱。3）电子的杨氏双缝实验显示的波动性）电子的杨氏双缝实验显示的波动性（1）装置和强度分布）装置和强度分布 (
5、2）实实验验结结论论少量电子通过仪器落在屏幕上时，少量电子通过仪器落在屏幕上时，显示了电子的显示了电子的“粒子性粒子性”，分布毫无规律。，分布毫无规律。随电子流密度的增加，屏幕上形成了清晰的随电子流密度的增加，屏幕上形成了清晰的干涉条纹，显示了电子的干涉条纹，显示了电子的“波动性波动性”。（3）实验分析及结论）实验分析及结论（a）不是大量粒子统计分布（非相干叠加）的结果不是大量粒子统计分布（非相干叠加）的结果（b）也不是两缝间电子相互作用（碰撞）的结果也不是两缝间电子相互作用（碰撞）的结果单电子通过双缝后也可以得到清晰的干涉条纹单电子通过双缝后也可以得到清晰的干涉条纹（c）是是电子自身干涉电子
6、自身干涉的结果的结果波动是电子本身的固有属性，波动是电子本身的固有属性，每个电子通过一个单缝的几率各占每个电子通过一个单缝的几率各占50%，干涉正是发生在这两部分的干涉正是发生在这两部分的“几率波几率波”之间，之间，实物粒子波是几率波。实物粒子波是几率波。光子与实物粒子的不同之处光子与实物粒子的不同之处（1）实物粒子具有静止质量，实物粒子具有静止质量， 光子没有静止质量。光子没有静止质量。（2）实物粒子的速度取小于光速的任意值，实物粒子的速度取小于光速的任意值， 光子的速度只能为光子的速度只能为 。c（3）实物粒子的运动可以用确定的轨道实物粒子的运动可以用确定的轨道 来描述，光子没有确定的轨道
7、。来描述，光子没有确定的轨道。5）光的波粒二象性：）光的波粒二象性：这就是我们所说的光的波粒二象性。这就是我们所说的光的波粒二象性。干涉、衍射和偏振显示了光的波动性，干涉、衍射和偏振显示了光的波动性，光电效应和康普顿效应显示了光的粒子性。光电效应和康普顿效应显示了光的粒子性。光波也是几率波，光波的干涉是光波也是几率波，光波的干涉是几率波之间的干涉。几率波之间的干涉。光的波动性是指具有可叠加性，光的波动性是指具有可叠加性，光的粒子性是指具有可分割性，光的粒子性是指具有可分割性，6）光波粒子性的可观察性与光波频率的关系）光波粒子性的可观察性与光波频率的关系X射线在康普顿散射中显示的粒子性射线在康普
8、顿散射中显示的粒子性相当明显。相当明显。波长较长时，个别光子不易显示出波长较长时，个别光子不易显示出可观的效应，此时，光波显示的是可观的效应，此时，光波显示的是大量光子的统计行为，即光的波动性。大量光子的统计行为，即光的波动性。波长越短波，个别光子的粒子性就波长越短波，个别光子的粒子性就越明显。越明显。玻尔原子模型与爱因斯坦辐射理论玻尔原子模型与爱因斯坦辐射理论1原子结构经典理论的困难原子结构经典理论的困难原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成，原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成，按照牛顿三定律，必然得到如下结论：按照牛顿三定律，必然得到如下结论：它们之间存在着服从平方反比律的静电吸引
9、力。它们之间存在着服从平方反比律的静电吸引力。（1）电子绕核沿圆或椭圆轨道不断旋转电子绕核沿圆或椭圆轨道不断旋转1）原子结构的经典理论）原子结构的经典理论2）由经典理论必然得到结论）由经典理论必然得到结论（1）电子旋转是加速运动，必然不断电子旋转是加速运动，必然不断 发射电磁波。发射电磁波。（2）动能不断消耗，受辐射阻力减速，动能不断消耗，受辐射阻力减速， 轨道不断缩小，最后被吸引到核上。轨道不断缩小，最后被吸引到核上。（3） ，轨道越小，周期，轨道越小，周期 越短。越短。2/3aT T（2）动能越大，轨道半径或半长轴动能越大，轨道半径或半长轴 越大，越大， 没有动能，会被静电力吸引到原子核上。没有动能，会被静电力吸引到原子核上。a3）经典理论结论与实验事实的冲突）经典理论结论与实验事实的冲突实验事实：实验事实：（1）电子可以在核的周围处于稳定的无辐射状态，）电子可以在核的周围处于稳定的无辐射状态， 与被吸引到核上和不断发射电磁波矛盾。与被吸引到核上和不断发射电磁波矛盾。（2）原子光谱是线状分立谱，与应是连续谱矛盾。）原子光谱是线状分立谱，与应是连续谱矛盾。（3） ，随电子轨道不断缩小，随电子轨道不断缩小， 周期不断减小，周期不断减小，T/1发射电磁波的频率会不断增大，发射电磁波的频率会不断增大，电磁波谱应是连续的。电磁波谱应是连续的。