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1、第15章量子物理(3)本讲稿第一页，共二十八页2 215-1-1 黑体辐射 本讲稿第二页，共二十八页3 3斯忒藩斯忒藩-玻耳兹曼定律：玻耳兹曼定律：斯忒藩常数：斯忒藩常数：维恩位移定律：维恩位移定律：能谱分布曲线的峰值对应的波长能谱分布曲线的峰值对应的波长 m m与温度与温度T 的乘积为一常数。的乘积为一常数。维恩常数维恩常数:本讲稿第三页，共二十八页4 4普朗克经验公式：普朗克经验公式：普朗克常量：普朗克常量：普朗克的能量子假设：对于频率为对于频率为 的谐振子，其辐射能量是不连续的，的谐振子，其辐射能量是不连续的，只能取某一最小能量的整数倍。只能取某一最小能量的整数倍。n 称为称为量子数量子
2、数 称称为为能量子能量子 本讲稿第四页，共二十八页5 5光电效应实验的结果：光电效应实验的结果：1.存在存在截止频率截止频率（又称（又称红限红限）2.饱和光电流饱和光电流 3.遏止电压遏止电压 。4.瞬时响应特性瞬时响应特性(t m)结论：结论：谱线的波数可以表示为两个光谱项之差。谱线的波数可以表示为两个光谱项之差。光谱项：光谱项：里德伯表达式里德伯表达式 ：里德伯常量的近代测量值：里德伯常量的近代测量值：本讲稿第十六页，共二十八页1717赖曼系赖曼系（紫外光紫外光）帕邢系帕邢系（红外光）（红外光）布喇开系布喇开系（红外光）（红外光）普芳德系普芳德系（红外光）（红外光）巴耳末系巴耳末系（可见光
3、）（可见光）本讲稿第十七页，共二十八页181815-4-2 原子的经典模型 1、汤姆逊的面包夹葡萄干模型、汤姆逊的面包夹葡萄干模型 整个原子呈胶冻状的球体，正电荷均匀分布于球体上，而电子镶嵌在原子球内，在各自的平衡位置附近作简谐振动，并发射同频率的电磁波。-本讲稿第十八页，共二十八页1919 粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福卢瑟福的原子核式模型：的原子核式模型：原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，占据整个原子的极小一部分空间，而电子带负电，绕着原子核转动，如同行星绕太阳转动一样。本讲稿第十九页，共二十八页2020本讲稿第二十页，共二十八页212115-4-3 玻尔的氢原子理论(1885.
4、10.071962.11.18)丹麦丹麦物理学家物理学家，1922年荣获诺贝尔物理学奖。还获得过英国、年荣获诺贝尔物理学奖。还获得过英国、挪威、意大利、美国、德国、丹麦给予科学挪威、意大利、美国、德国、丹麦给予科学家的最高奖赏。得到各种学术头衔、名誉学家的最高奖赏。得到各种学术头衔、名誉学位，会员资格比任何一位同时代的科学家都位，会员资格比任何一位同时代的科学家都多。多。科学成就科学成就:1原子结构理论原子结构理论 3创建著名的创建著名的“哥本哈根学派哥本哈根学派”2创立互补原理创立互补原理他谢绝各种外来的高薪聘请，在一个人口不到五百万的丹麦国建立起物理学的他谢绝各种外来的高薪聘请，在一个人口
5、不到五百万的丹麦国建立起物理学的国际中心，以其无与伦比的哥本哈根精神著名，这就是勇猛进取、乐观向上、国际中心，以其无与伦比的哥本哈根精神著名，这就是勇猛进取、乐观向上、亲切活泼、无拘无束的治学风气，把哥本哈根建成了物理学家亲切活泼、无拘无束的治学风气，把哥本哈根建成了物理学家“朝拜的圣地朝拜的圣地”。本讲稿第二十一页，共二十八页2222玻尔的三条基本假设：1.原子中的电子只能在一些分裂的轨道上运行，在每原子中的电子只能在一些分裂的轨道上运行，在每一个轨道上运动电子处于稳定的能量状态。一个轨道上运动电子处于稳定的能量状态。2.当电子从一个能态轨道向另一个能态轨道跃迁时，当电子从一个能态轨道向另一
6、个能态轨道跃迁时，要发射或吸收光子。要发射或吸收光子。3.电子在原子中的稳定轨道满足角动量电子在原子中的稳定轨道满足角动量L等于等于 的的整数倍条件。整数倍条件。本讲稿第二十二页，共二十八页2323+-设电子质量：设电子质量：m，带电量，带电量e。力学方程：力学方程：量子化条件：量子化条件：电子轨道半径：电子轨道半径：玻尔半径：玻尔半径：本讲稿第二十三页，共二十八页2424将将“量子化条件量子化条件”和和“玻尔半径玻尔半径”代入能量式，得：代入能量式，得：轨道能量：轨道能量：基态能量：基态能量：各能级值：各能级值：各能态：各能态：基态：基态：n=1，第一激发态：，第一激发态：n=2，第二，第二
7、激发态：激发态：n=3，电子在第电子在第n个轨道上的能量：个轨道上的能量：本讲稿第二十四页，共二十八页2525赖曼系巴尔末系帕邢系布喇开系普芳德系-13.58-3.39-1.51-0.85-0.540En(eV)12354氢原子能级图氢原子能级图本讲稿第二十五页，共二十八页与里德伯表达式比较：与里德伯表达式比较：电子从高能级向低能级跃迁时放出光子的波数：电子从高能级向低能级跃迁时放出光子的波数：理论值与实验值符合得非常好！理论值与实验值符合得非常好！本讲稿第二十六页，共二十八页例例.如用能量为如用能量为12.6eV的电子轰击氢原子，将产生那些谱的电子轰击氢原子，将产生那些谱线？线？解解取取 n=3本讲稿第二十七页，共二十八页可能的轨道跃迁：可能的轨道跃迁：31，32，21本讲稿第二十八页，共二十八页