高中物理选修3-5原子物理部分知识总结.docx

PAGE PAGE 1 高中物理选修3-5原子物理部分总结 章节 名称 定义（内容） 补充 第十七章 波粒二象性 第一节 能量量子化 黑体与黑体辐射 热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关。 黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 黑体辐射的实验规律 随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 黑体辐射公式（辐射强度按波长分布的理论公式） 维恩公式：短波区与实验非常接近，长波区则与实验偏离很大。（德国物理学家维恩1896年提出） 瑞利公式（瑞利—金斯公式）：长波区与实验基本一致，短波区与实验严重不符，不但不符，而且当波长趋于零时，辐射强度竟变成无穷大，这显然是荒谬的。由于波长很小的辐射处于紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时被称为紫外灾难。（英国物理学家瑞利1900年提出，被金斯修正） 能量子 不可再分的最小能量值叫做能量子。为了得出同实验相符得黑体辐射公式，德国物理学家普朗克于1900年底提出，于1918年因此获得诺贝尔物理学奖。 h=6.626×10-34J·s 单位：J 单位：s-1 第二节 光的粒子性 光电效应的实验规律 1、照射到金属表面的光能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常被称为光电子。 2、存在着饱和电流。 3、入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 4、存在这遏止电压Uc和截止频率。 5、光电子的能量只与入射光的频率有关。 6、当入射光的频率减小到某一数值时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表面已经没有光电子了，称为截止频率。 7、入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。 8、光电效应具有瞬时性，产生电流的时间不超过10-9s。 逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值叫做这种金属的逸出功，用W0表示。 光电效应解释中的疑难（按照光的电磁理论） 光越强，光电子的初动能越大，所以遏止电压应该与光的强弱有关。 不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频。 如果光很弱，按经典电磁理论估算的时间远远大于实验结果。 爱因斯坦的光电效应方程 频率为v的光的能量子为hv，h为普朗克常量，这些能量子被称为光子。犹太裔物理学家爱因斯坦于1905年提出，于1921年因此获得诺贝尔物理学奖。光电效应表明光子具有能量，粒子性。 从 从1907起，美国物理学家密立根测量光电效应中几个重要的物理量，检验了爱因斯坦光电效应方程的正确性。 康普顿效应 光在介质中与物质相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。 石墨对X射线的散射实验中，散射的X射线除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分，这个现象称为朗普顿效应。 光子除了具有能量之外还具有动量。 美国物理学家康普顿于1923年提出，于1927年因此获得诺贝尔物理学奖。 中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。 光子的动量 第三节 粒子的波动性 光的波粒二象性 1801年，英国物理学家托马斯·杨，观察到了光的干涉现象； 19世纪初，法国物理学家菲涅耳，观察到了光的衍射现象； 19世纪初，法国物理学家马吕斯，观察到了光的偏振现象； 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦，从理论上确认了光的电磁波本质（电磁理论）； 1887年，德国物理学家赫兹发现了光电效应； 1905年，犹太裔物理学家爱因斯坦提出爱因斯坦光子理论，光电效应方。 光的微粒说→光的波动说→光的电磁理论→光子理论 光既具有波动性又具有粒子性。 干涉现象：两列或几列 \t /item/%E5%85%89%E7%9A%84%E5%B9%B2%E6%B6%89/_blank 光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。证实了光具有波动性。 衍射现象：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象。证实了光具有波动性。 偏振现象：振动方向对于传播方向的不对称性。它是横波区别于纵波的一个最明显的标志，只有横波才有偏振现象，证实了光的横波性。 粒子的波动性 实物粒子具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，而且粒子的能量和动量跟它所对应的波的频率和波长之间也像光子一样遵从规律，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波。1924年法国物理学家德布罗意在博士论文中大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，于1929年因此获得诺贝尔物理学奖。 物质波的实验验证 1912年，德国物理学家劳厄利用晶体中排列规律的物质微粒作为衍射光栅，检验了伦琴