高二物理竞赛量子物理课件.pptx

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1、量子物理2 19201920年，美国物理学家康普顿在观察X X 射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生了变化的成分散射束中除了有与入射束波长 0 相同的射线，还有波长 0 的射线.31.实验结果（相对强度）（波长）1 波长的偏移()与散射角有关.2 与散射物体无关.42 经典理论的困难 按经典电磁理论，带电粒子受到入射电磁波的作用而发生受迫振动，从而向各个方向辐射电磁波，散射束的频率应与入射束频率相同，带电粒子仅起能量传递的作用.可见，经典理论无法解释波长变长的散射线.5 物理模型 入射光子（X X 射线或 射线）能量大.3 量子解释范围为：光子电子电子光子6 6 电子反冲速度很大，用相对

2、论力学处理.电子热运动能量 ，可近似为静止电子.固体表面电子束缚较弱，视为近自由电子.光子电子电子光子7 7 (1)入射光子与散射物质中束缚微弱的电子弹性碰撞时，一部分能量传给电子，散射光子能量减少，频率下降、波长变大.4 定性分析 (2)光子与原子中束缚很紧的电子发生碰撞，近似与整个原子发生弹性碰撞时，能量不会显著减小，所以散射束中出现与入射光波长相同的射线.85 定量计算动量守恒能量守恒910 康普顿波长 康普顿公式1111 散射光波长的改变量 仅与 有关.散射光子能量减小4 结论12125 讨论 若 则 ，可见光观察不到康普顿效应.光具有波粒二象性 一般而言，光在传递过程中，波动性较为显

3、一般而言，光在传递过程中，波动性较为显著；光与物质相互作用时，粒子性比较显著著；光与物质相互作用时，粒子性比较显著.光子假设的正确性，狭义相对论力学正确 微观粒子的相互作用也遵守能量守恒和动量守恒定律.19001900年年1212月月1414日，普朗克宣读了黑体辐射论文，宣告了日，普朗克宣读了黑体辐射论文，宣告了quantum quantum 的诞生，那一年他的诞生，那一年他4242岁。岁。同年，一个名叫同年，一个名叫Albert EinsteinAlbert Einstein的青年从的青年从ETHETH毕毕业，没找到工作业，没找到工作；在丹麦，；在丹麦，1515岁的尼尔斯岁的尼尔斯波尔正在读

4、中学。波尔正在读中学。在奥地利维也纳的一所高级中学，在奥地利维也纳的一所高级中学，1313岁的岁的Erwin Erwin SchrodingerSchrodinger正在读中学（跟正在读中学（跟BoltzmannBoltzmann校友）。校友）。Louis de BroglieLouis de Broglie当时当时8 8岁，法国贵族。岁，法国贵族。Wolfgang PauliWolfgang Pauli出生出生8 8个月，再过一年，维尔兹堡一个名叫个月，再过一年，维尔兹堡一个名叫Werner Werner HeisenbergHeisenberg的希腊小孩诞生，同年，意大利罗马诞生了的希腊小

5、孩诞生，同年，意大利罗马诞生了Enrico Enrico FermiFermi14氢原子光谱的实验规律记录氢原子光谱的实验原理图氢氢放放电电管管23 kV23 kV光阑光阑全息板全息板 三棱镜三棱镜（或光栅）（或光栅）光 源（摄谱仪）1515原子光谱光谱学的发展6562.84340.54861.3氢原子的可见光光谱1853年瑞典人A.J.Angstrom。首次测得氢可见光的红线A的由来。16 氢原子光谱的实验规律 18851885 年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱可见光部分的规律:1 近代氢原子观的回顾氢原子光谱的巴耳末系656.3 656.3 nmnm486.1 486.1 nmnm434.1 434.1 nmnm410.2 410.2 nmnm364.6 364.6 nmnm