原子物理光的粒子性与电子的波动性公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

原子物理学

张延惠;本学期课程主要内容;第一章光粒子性和

电子波动性;红外夜视仪;10/10/;（1）发射本事：用来表示。表示物体发射热辐射能力，定义为：在单位时间内，从物体表面单位面积上所发射频率在范围内辐射能与频率间隔比值。即：;物体不但有热辐射现象，对光也会有吸取现象。通惯用吸取系数。

（2）吸取本事它定义为物体在温度T时，有波长为λ光入射，被物体吸取该波长光能量与入射该波长光能量之比。故吸取系数是一个无量纲量。?(λ，T)来表示物体吸收本事

假如?(λ，T)=1，我们就称这种物体叫黑体.黑体能够吸取射到它表面所有电磁辐射;;;ρ(ν，T)也表示物体在ν附近ν—ν+dν单位频率间隔辐射能量;对吸取本事?(ν，T)=1绝对黑体，只要测出其发射本事r(ν，T)，就得到热辐射能量谱ρ(ν，T)，。有时将热辐射能量谱表示成波长和温度函数ρ(λ，T)。如图1.1.2给出了不同温度下黑体辐射能谱分布曲线。;图1.1.2黑体辐射谱;(1)每条曲线都只由温度决定，与腔壁材料无关。

(2)每条曲线都有一个极大值，其相应波长设为，λmax，伴随温度T增长，λmax值减小，与绝对温度T成反比：

λmaxT=b(1.1.2)

其中b是一个常数b=2897.756μm·k。1893年维恩(W·Wien)曾在理论上推导出这一结果，因此式(1.1.2)称为维恩定律。

(3)黑体辐射总辐射本事与它绝对温度四次方成正比;1.1.2黑体辐射典型理论公式;瑞利和金斯首先认为空腔内电磁辐射形成一切也许形成驻波，其节点在空腔壁处，由此得到辐射场中单位体积内频率ν附近单位频率间隔内电磁辐射振动模数：;(1.1.7);1.1.3普朗克公式以及能量子假设;由于能量取离散值，因此利用统计理论求平均值时采用求和得：

;;;10/10/;普朗克(1858—1947)德国人

(60岁获诺贝尔奖);§1.2光电效应与爱因斯坦光量子理论;10/10/;2.试验规律：;试验发觉，对于一定阴极材料，截止电压V0与入射光强度无关而与光频率ν成正比.;1.2.2爱因斯坦光子假说;将(1.2.3)式代入(1.2.1)式，可得：;1.2.3光电效应应用;能量为hν光子质量和动量是多大呢?爱因斯坦回答了这个问题。;爱??斯坦在讲课

;§1.3康普顿散射;1.3.1试验结果;图1.3.2康普顿散射与角度关系

;1.3.2理论解释;把(1.3.2)改成标量式得;λc称为电子康普顿波长，含有长度量纲;讨论;;;§1.4德布罗意波与电子衍射;1.4.2德布罗意假设;法国青年物理学家德布罗意

(1892—1986)

;例题1.4.1求电子经100V电压加速后德布罗意波长。;1.4.3电子衍射试验;1926年戴维逊(C·J·Davisson)和革末(L·H·Gevmer)第一个观测到了电子在镍单晶表面衍射现象，证实了电子波动性。

;他们将通过电场加速电子束射到镍单晶上，镍单晶原子间距是0.215nm。试验中他们测量了散射电子强度随散射角改变函数关系。比如当加速电压U=54V时，探测器在散射角?=50°方向上有一个明显峰值，如图1.4.2(c)所表示。;?=50°时，θ=(180-50)/2=65°，对这一组如图1.4.2(a)虚线平行晶面来说,d=0.091nm，由布拉格公式取n=1则λ=2dsinθ=2×0.091nm×sin65°=0.165nm。再依据德布罗意关系式求出电子波长λ,

这与由布拉格公式算得结果符合得较好，

从而证实了电子波动性质。;图1.4.3是电子在Au多晶衍射图样;图1.4.4量子围栏;1993年美国科学家移动铁原子，铁原子距离0.9纳米;1993年M·F·Crommie等人把蒸发到铜(111)晶面铁原子用扫描隧道显微镜探针排列成半径为7.13nm园环，称为量子围栏(quantumcorral),在这些铁原子形成园环内，铜表面态电子波受到铁原子强散射作用，与入射电子波发生干涉，形成驻波。试验观测到了在围栏内同心园状驻波，直观地证实了电子波动性

;例题1.4.2一个质量是0.01kg小球，以10m·s-1

速度运动时，试求出它德布罗意波长λ。

解依据德布罗意关系式

λ=h/P

小球动量P=mv=0.01×10=0.1(kg·m·s-1)

λ=h/p=6.63×10-34J·S/0.1kg·m·s-1=6.63×10-33(m