物理 光電效應

1、一、 光電效應的實驗規(guī)律 1.單位時間內(nèi),從受光照射的電極上釋放出來的光電子數(shù)目N與入射光的強度I成正比。 2.光電子的最大初動能隨入射光的頻率呈線性地增加,與入射光強度無關(guān)。小 結(jié)3. 光電效應有一定的截止頻率。 4. 光電效應與時間的關(guān)系：從光照射到釋放出光電子, 時間間隔小于10-9秒，幾乎是瞬時的,與入射光的強度無關(guān)。11. 光子假設(shè)(1) 一束光是一粒一粒以光速C運動的光子組成的(2) 頻率為的光的一個光子的能量為2. 光電效應方程(1) 能量(2) 質(zhì)量靜質(zhì)量(3) 動量3.二、愛因斯坦光子理論21.實驗現(xiàn)象散射線中有兩種波長（ 0）康普頓散射光0 ：正常光三、康普頓效應2.康普頓

2、效應公式3四、康普頓效應與光電效應的關(guān)系（1）康普頓效應與光電效應在物理本質(zhì)上是相同的研究的都是個別光子與個別電子之間的相互作用，作用過程中都遵循能量守恒定律。光電效應：入射光波長長，為1000數(shù)量級康普頓效應：入射光波長短，為1數(shù)量級（2）康普頓效應與光電效應的入射光的波長不同（3）光子與電子相互作用的微觀機制不同光電效應：電子吸收了光子全部能量，能量守恒。 康普頓效應：光子與電子彈性碰撞，能量動量均守恒。416.2 玻爾的氫原子理論一 原子的模型結(jié)構(gòu)（1897 年-湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，提出原子模型） 1.棗糕式模型 原子中的正電荷和原子的質(zhì)量均勻地分布在半徑為 10-10m 的球體范圍內(nèi)，電子

3、鑲嵌于其中，并可在球體內(nèi)運動。2.盧瑟福原子有核模型在原子中帶電物質(zhì)的電場力作用下，使 粒子偏離原來的入射方向，從而發(fā)生散射現(xiàn)象。5絕大部分粒子經(jīng)金箔散射后，散射角很小23，1/8000的粒子偏轉(zhuǎn)大于90 盧瑟福提出. 集中了原子中全部的正電荷。.電子繞原子核旋轉(zhuǎn)。.原子核的體積比原子的體積小得多。原子半徑10-10m，原子核半徑10-14 10-15m。氦核質(zhì)量是電子質(zhì)量的 7500倍， 粒子運動不受電子影響。6二、氫原子光譜2. 里德伯公式1. 巴爾末公式氫原子光譜的波長巴爾末系式中波數(shù)：單位長度內(nèi)有幾個波長里德伯恒量n = 3 4 5 6 7 巴爾末系利用氫氣放電管得到氫原子可見區(qū)和紫外

4、區(qū)的譜線73. 氫原子光譜的譜線系賴曼系（紫外）巴爾末系（可見光）帕邢系（紅外）布喇開系（近紅外）普芳德系（遠紅外）賴巴帕布普85. 氫原子光譜的實驗規(guī)律：(4)每一個光譜線的波數(shù)可以用兩個光譜項之差表達。(3)光譜是線狀的譜線，譜線有一定位置，即有確定的波 長值，而且譜線是彼此分立的(2) 若k不變,n變,則給出同一譜線系中各譜線的波數(shù)。(1) 若k變,則給出不同的譜線系。4.里茲組合原理對氫原子對堿金屬T(k),T(n)稱為譜項k,n都為正整數(shù)，且nk9由電磁波理論，電子繞核旋轉(zhuǎn)，應向外輻射電磁波，而使系統(tǒng)能量減少，電子旋轉(zhuǎn)速度不斷降低，最后落在核上不再旋轉(zhuǎn)，而實際上并非如此。（1）無法解

5、釋原子的穩(wěn)定性（2）無法解釋氫原子光譜（線狀光譜）的規(guī)律性 由電磁波理論，電子轉(zhuǎn)動頻率逐漸下降，因而電磁波的頻率不斷下降，應是連續(xù)光譜，而實際上原子發(fā)光是線狀光譜。6.與經(jīng)典理論的矛盾10三、 玻爾的氫原子理論或1、三點基本假設(shè)假設(shè)1-定態(tài)條件：假設(shè)2-頻率條件：原子系統(tǒng)只能處在一系列不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)（定態(tài)），在這些穩(wěn)定態(tài)中，能量只能取不連續(xù)的量值E1 ，E2 ，E3，這些能量狀態(tài)對應一定的軌道。電子雖然繞核作圓周運動，但不輻射能量。當原子從能量為 En 的穩(wěn)定態(tài)躍遷到能量為 Ek 穩(wěn)定態(tài)，發(fā)射或吸收一個光子的能量低能級E1高能級E2光子能級躍遷輻射11假設(shè)3-量子化條件：量子數(shù)：約化的普朗克

6、常量：波爾確實依據(jù)它的三點假設(shè)揭示了實驗中觀測的光譜現(xiàn)象的物理規(guī)律原子處于穩(wěn)定狀態(tài)時，其電子繞核運動的軌道角動量玻爾在1922年12月10日，獲得了諾貝爾物理獎。12玻爾半徑軌道是量子化的*2、 氫原子軌道半徑和能量（1） 軌道半徑13（2） 能量公式氫原子的能量=電子動能+系統(tǒng)勢能(基態(tài))稱為第一、第二、 激發(fā)態(tài)時 14用一定高度的水平線表示一定能量的圖叫能級圖(基態(tài))（3）能級這種量子化的能量值叫能級1eV=1.60210-19 J15 把核外電子從某穩(wěn)定態(tài)（n）移到無限遠處所需要的能量。3.電離能：對于氫原子：基態(tài)氫原子的電離能：第一激發(fā)態(tài)氫原子的電離能164.里德伯公式推導：k =2，

7、得出（1）式理論值與實驗值十分符合相差實驗 里德伯公式：（1 ）17說明：玻爾理論除可用來處理氫原子問題外，還能用來處理似氫離子。在r n和E n的推算中對核電荷用 Z e 代替e電子的軌道半徑能量公式電離能似氫離子：核外只有一個電子18氫原子玻爾理論的困難滿意解釋了H、類H原子線譜，得到了RH ，且能級概念也被實驗證實，但仍存在缺陷1.不能解釋多電子原子光譜、強度、寬度和偏振性等；2.不能說明原子是如何結(jié)合成分子、構(gòu)成液、固體的。3.邏輯上有錯誤：以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)，又生硬地加上與 經(jīng)典理論不相容的量子化假設(shè)，很不協(xié)調(diào)半經(jīng)典 半量子理論。玻爾原子理論的意義在于：1.揭示了微觀體系具有量子化特征

8、(規(guī)律)，是原子物理發(fā) 展史上一個重要的里程碑，對量子力學的建立起了巨 大推進作用。2.提出“定態(tài)”，“能級”，“量子躍遷”等概念，在量子 力學中仍很重要,具有極其深遠的影響。四、玻爾理論的成功與局限性19例題1解：例題2處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子，如用可見光照射能否使它電離？解：可見光：不能電離！ 按玻爾理論移去處于基態(tài)的 中的電子所需的能量是多少？20例題3氫原子由定態(tài) l 遷移到定態(tài) k 發(fā)射一光子。已知電子在 l 態(tài)的電離能為0.85eV，又知從基態(tài)把氫原子激發(fā)到 k 態(tài)所需10.2eV。求：從 l 躍遷到 k 態(tài)發(fā)射的光子能量？10.2eV0.85eV13.6eV解：21例題4：處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子，可能發(fā)出的光譜線有多少條？其中可見光譜線幾條？解：第三激發(fā)態(tài) n = 4六條譜線喇曼系3條紫外線巴耳末系2條可見光帕邢系1條紅外線n=4n=3n=2 n=122例題5：氫原子光譜的巴耳末系中波長最大的譜線 1，其次為 2，求比值 1/ 2 .解： n =2 n =3 n =41223小 結(jié)1. 玻爾理論的基本假設(shè)（1）穩(wěn)定態(tài)假設(shè)原子只能處在一系列不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)（定態(tài)），其能量只能取不連續(xù)的量值E1 ，E2 ，E3，電子雖然