试验曲线普朗克常数h优秀PPT

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,13.1,量子论的形成,热辐射:由温度确定的物体的电磁辐射。,13.1.1 黑体辐射和普朗克能量子假设,入射,反射,透射,吸取,辐射,物体辐射电磁波的同时也吸取电磁波。,辐射和吸取达到平衡时，物体的温度不再变更，此时物体的热辐射称为平衡热辐射。,单色辐出度-在确定温度T 下，物体单位表面在单位时间内放射的波长在 +d 范围内的辐射能与波长间隔的比值，,即,热辐射,的特点:,(1),连续,(2),温度越高,辐射越强,(3)频谱分布随温度变更,(4)物体的辐射本事与温度、材料有关；,辐射本事越大，吸取本事也越大。,1、黑体辐射,确定黑体(黑体)：能够全部吸取各种波长的辐射且不反射,和透射的物体。,黑体辐射的特点,：,与同温度其它物体的热辐射相比，黑体热辐射本事最强,煤烟,约99,%,黑体模型,黑体热辐射,温度,材料性质,2、经典物理的说明及普朗克公式,M,B,瑞利 金斯公式,(1900年),维恩公式,(1896年),普朗克公式,(1900年),试验曲线,普朗克常数,h,=6.62610,-34,Js,（为得到这一公式，普朗克提出了能量量子化假设）,电磁波,普朗克能量子假设,若谐振子频率为,v,，则其能量是,hv,2,hv,3,hv,nhv,首次提出微观粒子,的,能量是量子化的，打破了经典物理学中,能量,连续的观念。,普朗克常数,h,=6.62610,-34,Js,腔壁上的原子,(谐振子),能,量,与腔内电磁场交换能量时，谐振子能量的变更是 hv(能量子)的整数倍.,意义,打开了人们相识微观世界的大门,在物理学发展史上起了划时代的作用.,伏安特性曲线,1、光电效应的试验规律,(1)饱和电流,i,S,(2)遏,止电压,U,a,i,S,:单位时间 阴极产生的光电子数,I,（,I,v,),A,K,U,13.1.2,光电效应 爱因斯坦光子假说,i,S,3,i,S,1,i,S,2,I,1,I,2,I,3,-U,a,U,i,I,1,I,2,I,3,U,a,光电子最大初动能和,成线性关系,遏止电压与频率关系曲线,和,v,成线性关系,i,(试验装置示意图),0,A,(3)截止频率,0,(4)即时放射:,迟滞时间不超过,10,-9,秒,经典物理与试验规律的冲突,电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量,(,与,光强,I,有关,),逸出，不应存在红限,0,。,当光强很小时，电子要逸出，必需经较长时间的能量积累。,只有光的频率,0,时，电子才会逸出。,逸出光电子的多少取决于光强,I,。,光电子即时放射，滞后时间不超过 109 秒。,总结,光电子最大初动能和光频率,成线性关系。,光电子最大初动能取决于光强，和光的频率,无关。,2、爱因斯坦光子假说和光电效应方程,光是光子流，每一光子能量为 h，电子吸取一个光子,（,A,为,逸,出功）,单位时间到达单位垂直面积的光子数为,N,，则光强,I=,Nh,.,I,越强,到阴极的光子越多,则,逸,出的光电子越多。,电子吸取一个光子即可逸出，不须要长时间的能量积累。,光频率 A/h 时，电子吸取一个光子即可克服逸出功 A,逸出(o=A/h)。,结论,光电子最大初动能和光频率,成线性关系。,一铜球用绝缘线悬挂于真空中，被波长为=150 nm 的光照射。已知铜的逸出功为 4.5eV。,铜球失去电子后带正电，电势上升，使束缚电子的势垒也上升，设铜球表面的电势为U，逸出电子的速度为v，铜的逸出功为A，爱因斯坦光电效应方程为,逸出电子的最大动能为零时，铜球电势达最高,U,max,，有,解,例,铜球因失去电子而能达到的最高电势。,求,光子动量,13.1.3 光（电磁辐射）的波粒二象性,光子能量,光子质量,粒子性,波动性,光电效应的应用,光电管:,光电开关,红外成像仪,光电传感器等,光电,倍增,管:,(微光),夜视仪,测量波长在,2001200 nm,极微弱光的功率,光电倍增管,0,0,散射线中有两种波长,0,、,，,随散射角,的增大而增大。,探测器,0,13.1.4 康普顿效应,X 光管,光阑,散射物体,(试验装置示意图）,散射物体不同，,0,、,的强度比不同。,1、经典物理的说明,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,电子受迫振动,同频率散射线,放射,单色电磁波,受迫振动,v,0,照射,散射物体,2、光子理论的说明,能量、动量守恒,(1)入射光子与外层电子弹性碰撞,外层,电子,受原子核束缚较弱,动能,光子能量,近似自由,近似静止,静止 自由 电子,（电子的康普顿波长）,其中,(2),X 射线光子和原子内层电子相互作用,光子质量远小于原子，碰撞时间子不损失能量，波长不变。,自由电子,0,0,0,内层电子被紧束缚，光子相当于和整个原子发生碰撞。,光子,内层电子,外层电子,波长变大的散射线,波长不变的散射线,波长变更,结论,原子,强度变更,波长,0,轻物质（多数电子处于弱束缚状态）,弱,强,重物质（多数电子处于强束缚状态）,强,弱,吴有训试验结果,例 0 =0.02nm 的X射线与静止的自由电子碰撞,若从与入射线,成900的方向视察散射线。,求,(1)散射线的波长,;(2)反冲电子的动能;(3)反冲电子的动量。,解,(1),散射,线的波长,:,(2)反冲电子的动能:,(3)反冲电子的动量：,1、氢原子光谱的试验规律,记录氢原子光谱的试验原理,13.1.3,原子结构与原子光谱,氢放电管,23 kV,光阑,全息干板,三棱镜,（或光栅）,光,源,氢原子线状光谱,（摄谱仪）,（氢光谱的里德伯常量）,(3),k,=2(,n,=3,4,5,),谱线系 赖曼系 （1908年）,(2)谱线的,波数,可表示为,k,=1(,n,=2,3,4,),谱线系 巴耳末系（1880年）,(1)分立线状光谱,试验规律,（氢原子的巴耳末线系）,经典理论的困难,(2)跃迁假设,2、玻尔的氢原子理论,(1),定态假设,原子从一个定态跃迁到另确定态，会放射或吸取一个光子，频率,稳定状态,这些定态的能量不连续,不辐射电磁波,电子作圆周运动,v,（定态）,(3)角动量量子化假设,轨道,角动量,r,2,=4,r,1,r,2,=9,r,1,r,向心力是库仑力,由上两式得,第,n,个定态的轨道半径为,能量量子化,-13.6 eV,玻尔半径,轨道半径量子化：,E,n,(,eV,),氢原子能级图,赖曼系,k=1,巴耳末系,k=2,帕邢系,k=3,布拉开系,k=4,-13.6,-1.51,-3.39,0,光频,n,=1,n,=2,n,=3,n,=4,n,=5,n,=6,波数(与试验对比),当时试验测得,其中计算得到,成功地把氢原子结构和光谱线结构联系起来,从理,论上说明白氢原子和类氢原子的光谱线结构。,意义,(2)揭示了微观体系的量子化规律，为建立量子力学奠,定了基础。,缺陷,(1)不能处理困难原子的问题。,(2)完全没涉及谱线的强度、宽度等特征。,(3)以经典理论为基础,是半经典半量子的理论。,