大学物理下第18章-10.pptVIP

物质波/德布罗意波:与粒子相联系的波一个能量为E,动量为p的实物粒子同时具有波动性?─德布罗意波长他在论文中指出:爱因斯坦-德布罗意关系式:**物质波的概念可以成功地解释粒子领域中令人困惑的轨道量子化条件。?r轨道角动量-量子化条件！朗之万把德布罗意的文章寄给爱因斯坦，爱因斯坦称赞说：“揭开了自然界巨大帷幕的一角”“瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”稳定轨道-驻波德布罗意论文获得了评委会的高度评价。**若:U=100V时，?=1.225?经爱因斯坦的推荐，物质波理论受到了关注。答辩会上，佩林问：“这种波怎样用实验来证实呢？”德布罗意答道：“用电子在晶体上的衍射实验可以做到。”估算电子的波长：设:加速电压为U（单位为伏特）－波长与X射线波段相近（电子vc）应该能用晶体衍射实验验证?**GMA电子束强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。(1)戴维孙-革末实验被加速后的电子束入射镍单晶反射时产生衍射.二德布罗意波的实验验证-1927年?电子枪探测器***********普朗克的能量子假说:绝对黑体:??(T)=1(1)斯特藩-玻尔兹曼定律:(2)维恩位移定律:T?m=b光的波粒二象性光电效应方程式光的干涉和衍射现象说明光的性;光的偏振说明光是;光电效应说明光的性.波动横波粒子**例:在地球表面太阳光的强度为(保守一点)一太阳能水箱的涂黑面直对太阳.若按黑体辐射计算,达到热平衡时,水箱内的水温可达几摄氏度?解:达到热平衡时,水箱内吸热与放热相等.即4太阳能水箱单色辐出度的极大值对应的波长?m?T?m=b**1923年康普顿及其后不久的吴有训研究了X射线散射实验,这种散射可以用光子理论加以圆满解释。实验现象:X射线被晶体散射，部分射线波长发生变化，变成两种不同波长的X射线，称为康普顿效应。（1）同一散射方向上散射光有两种波长：?；??（2）?-??与散射角有关1.实验结论:测得?c=2.423?10-10m，为散射角。18-1-3实验三：康普顿效应**Ｘ射线散射光谱2.散射曲线的三个特点：1.散射角不为零时，除原波长?0外，出现了移向长波方面的新的散射波长?。2.新波长?随散射角?的增大而增大。3.当散射角增大时，原波长的谱线强度降低，而新波长的谱线强度升高。**4.光子理论的解释光子作为弹性粒子，与物质中的电子发生弹性碰撞。xyem0h??碰撞前xy碰撞后emh???（2）定量：（1）定性：两种波长：?；??3.经典理论预期:光的波动理论：光波电磁场在晶体中引起原子的受迫振动，发射电磁波——散射光；散射光频率不会随散射角而发生变化。**能量守恒:h?0+m0c2=h?+mc2动量守恒:xyemh???xyem0h??**解得:对比实验结果:(1)验证了光的粒子性理论是正确的！康普顿效应的结论:(2)并由此得知在微观领域常数h/(m0c)与实验值?c=2.423?10-10m一致能量守恒:动量守恒:仍然成立康普顿散射公式**5.由康普顿效应如何理解光的波粒二象性光子的个体行为表现出粒子性，光子能量越大，粒子性越明显；大量光子的统计行为表现出波动性。粒子性与波动性通过下式统一起来：上式称为德布罗意公式。对于具有能量Ｅ和动量Ｐ的粒子可以用一平面简谐波来描述，平面简谐波的角频率ω和波矢量k正比于粒子的能量Ｅ和动量Ｐ，这种波称为德布罗意波。**6.如何理解光电效应和康普顿效应光电效应实验：使用的是可见光或紫外线，光子的能量与原子外层电子的能量在同一个数量级。同时固体中的电子还受到离子的相互作用，这个作用与光子的能量在一个量级上，在碰撞时电子能量不能忽略。在这样的碰撞中，一个光子可以被一个电子完全吸收的。光子的能量虽然全部转给电子，但光子的动量并没有全部转给电子，一部分给了晶体。要点：在这样的碰撞过程中电子不是自由的！**康普顿效应：所用的光是X射线，光子的能量比原子外层电子的能量大3个数量级。电子的动能和它与离子之间的相互作用能小于入射光的光子能量，在碰撞时可以忽略不计！Ｘ光光子与电子碰撞时，可以看作是光子与一个静止电子的碰撞！