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* 第一章 序论 一、经典物理学的困难 二、光的波粒二象性 三、原子结构的玻尔理论 四、粒子的波粒二象性 一、经典物理学的困难 Newton 1、经典物理学 机械物体的运动－牛顿力学 Maxwell (b) 电磁现象、光现象－麦克斯韦方程 (c) 热现象－热力学及统计物理学 二、经典物理学遇到的困难 1、黑体辐射 热辐射:由于物体内分子的热运动，物体向外辐射电磁波。辐射强度与物体的温度有关。 绝对黑体：能够全部吸收照射到它上面的辐射而无反射 （1）维恩公式：短波符合较好，长波出现明显差异。 （2）瑞利-金斯公式：长波符合较好，短波出现明显差异。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 能量密度 瑞利-金斯线 维恩线 普朗克线 波长(cm ×104) （3）Planck 的量子概念：黑体以h?为能量单位不连续地发射和吸收频率为?的能量， h? 称为能量子。 2、光电效应 光电子：光照射金属表面后从金属表面逸出的电子。 光电子与入射光的频率?有关， 当?? ?0 产生光电子，而且数量与光强成正比。 当? ?0 不产生光电子，且与照射强度和时间无关。 经典电磁理论：光的能量由光的强度决定，与光的频率无关。 Einstein 认为该效应为能量为hv的不连续的光量子产生的。 3、康普顿效应（1922) 高频X射线被轻元素中的电子散射后，波长随散射角的增大而增大。 经典的电磁理论认为：散射后的X射线波长不应改变。 （受迫振动） 光子与电子的碰撞过程 能量和动量守恒 A C B 二、光的波粒二象性 1、光的波动性 杨氏双缝干涉实验 2、光的粒子性 光电效应、康普顿效应 3、光具有微粒和波动的双重性质，即波粒二象性 三、原子结构的玻尔理论 1、原子的核形结构模型 - + + + + + + + + + + - - - - - - - - - +Ze 3 2 1 ? Thomson 的枣糕模型 Rutherfold 的行星模型 经典理论认为，带电粒子作加速运动时要辐射电磁波，同时， （1）原子系统的能量不断减少，电子的轨道半径将随之不断减 小，辐射的电磁波的频率将发生不断的变化。 （2）原子的核形结构是不稳定的，绕核运动的电子最终将落到 原子核上。 2. 氢原子光谱的规律性 R=1.096776*107m-1 Rutherfold 的行星模型遇到的困难 （1）原子存在一系列不连续的稳定状态，即定态，处于这些定态中的电子虽做相应的轨道运动，但不辐射能量。 （3）当原子中的电子从一个轨道跳跃到另一轨道时，就对应于原子从某一定态跃迁到另一定态，这时才辐射或吸收一相应的光子。光子的能量由下式决定： 3、 原子结构的玻尔模型 （2）做定态运动的电子的角动量L的数量只能等于的整倍数。 玻尔的量子论主要包括三个假设： 索末菲的多自由度体系的量子化条件 （q, p）代表电子的广义坐标和动量， 表示对周期运动 积分一个周期。 玻尔的量子论在氢原子问题上取得了很大的成功。但由于该理论是经典力学与量子化条件相结合的产物，不能解释氦原子光谱。 四、粒子的波粒二象性 1、德布罗意波 1924年，德布罗意提出一切实物微粒都具有波和粒子两方面的特性。 2、德布罗意关系 物质波的能量和动量可以表示为: *