原子物理课件cap2
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《原子物理第八章》课件
辐射与吸收
当电子从高能级跳迁到低能级时 ，会释放能量并产生辐射；反之 ，电子吸收能量并从低能级跳迁
到高能级。
03
原子光谱分析
原子光谱的分类
01
02
03
04
特征光谱
由于原子能级间跃迁产生，具 有特定波长，可用于元素鉴定
。
线光谱
由原子中电子在特定能级间跃 迁产生，包括发射光谱和吸收
光谱。
带光谱
由原子中电子在多个能级间跃 迁产生，形成连续光谱带。
量差。
原子辐射的光子频率、波长和能量与原 子的能级差有关，不同元素的原子辐射
具有不同的特征谱线。
原子吸收的原理
原子吸收是指原子吸收特定频率光子的过程，使电子从基态跃迁到激发态。
当特定频率的光子与原子相互作用时，如果光子的能量与原子某两个能级之间的能 量差相等，则光子会被原子吸收，使电子跃迁到激发态。
《原子物理第八章》 ppt课件
目录
• 原子物理第八章概述 • 原子结构与性质 • 原子光谱分析 • 量子力学基础 • 原子辐射与吸收 • 原子物理实验方法
01
原子物理第八章概述
章节内容介绍
原子能级与光谱
介绍原子能级的概念、光谱线的 分类和特征，以及光谱分析的应
用。
原子辐射与吸收
探讨原子辐射和吸收的机理，以及 辐射和吸收光谱的观测和分析。
安全性。
核磁共振技术
03
利用量子力学原理，通过测量原子核的自旋磁矩来研究物质的
微观结构和性质。
05
原子辐射与吸收
原子辐射的原理
原子辐射是指原子在能级跃迁过程中释 放出光子的过程。
原子辐射的原理基于量子力学理论，即 原子中的电子只能在特定能级上运动， 当电子从高能级向低能级跃迁时，会释 放出光子，其能量等于两能级之间的能
原子核物理 ppt课件
Ar
PPT课件
(氩)
40 20
Ca
7
(钙)
二、 原子核的性质
1、 原子核的大小和密度 *原子核的形状和大小：近似为半径R 的球体（重核 呈椭球体）
R=R0A
1/3
R0=1.210-15 m
M *原子核的平均密度： =2. 3 1017kg.m-3 V (地球平均密度=6 103kg.m-3 ）
或 m(u) = 1.073510-3E(MeV)
PPT课件 12
四、原子核的稳定性
*平均结合能：= E/A 平均结合能表示的松紧程度：(图13-1平均结合能曲线）
PPT课件
13
1、轻核（质量数A30）： 较小，原子核结合较松 （除偶偶核外） 2、中等核（质量数A 为40~120）：较大，原子 核结合较紧。 3、重核（质量数A200）： 较小，原子核结合较松； 其中A 209的核都是放射性核素。 *中等核比重核和轻核都稳定。 由此知道获得核能的两种途径：轻核聚变和重核裂变。
一 、原子核的组成与符号表示：
原子核是由质子（proton）和中子（neutron）组 成。质子和中子统称核子（nucleon）。质子与中 子可以互变。
带单位正电荷 质 子 e=1.602×10-19C 质量数为1(mp=1.623 ×10-27kg=1836.1me） 核质子数=核外电子数=原子序数 不带电 质量数为1(mn=1.675 ×10-27kg=1838.6me） 中子数=核质量数－质子数(原子序数)
PPT课件
Ra
(镭 )
1(5.5%)
2(94.45%)
0.186 0.000
222 86
Rn
(氡 )
20
高三物理原子的核式结构模型课件(第二节)
α
葡萄干布丁模型能否解释？ 葡萄干布丁模型能否解释？
根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对 根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对α 粒子的运动方 向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，α 粒子所受库仑力也 很小，故α 粒子偏转角度不会很大．
原子的核式结构的提出
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核． 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里． 带负电的电子在核外空间绕着核旋转．
人教版选修3-5
第十八章 原子结构
第2节 原子的核式结构模型
汤姆生的原子模型
十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电子是原子的组成部 分．由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原 子中还有带正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子的呢？
汤姆生的原子模型 正电荷
在汤姆生的原子模型 中，原子是一个球体；正电核 均匀分布在整个球内，而电子 都象布丁中的葡萄干那样镶嵌 在内。
答案：BC
答案：B
2、卢瑟福α粒子散射实验的结果 、卢瑟福α A、证明了质子的存在 B、证明了原子核是由质子和中子组成的 C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动
答案：C
3、当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的 、当α
原子核的核式结构 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的， 举一个简单的例子： 体育场 原子
原子核
原子核的电荷和大小
根据卢瑟福的原子核式模型和α 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据，可以推算出 各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是10-14米，原子核的体 ）原子的半径约为10 米、原子核半径约是10 积只占原子的体积的万亿分之一。 （2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原 子序数相等。 （3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
《原子物理学总结》课件
基本粒子
1
质子、中子、电子
探索了质子、中子和电子的性质，包括
其他粒子
2
电荷、质量和作用。
介绍了其他与原子相互作用的基本粒子， 如光子、中微子等。
原子核结构
核子结构
揭示了原子核的内部结构，包括 质子和中子的排列方式。
质子和中子的区别
核反应
对比了质子和中子的性质和功能， 以及它们在原子核中的地位。
讨论了核反应的过程，以及其在 核能产业和医学影像学中的应用。
医学影像学
介绍了原子物理学在医学影 像学中的应用，如X射理学的核 能技术在能源和医学领域的 重要性。
结论
1 原子物理学的重要性
总结了原子物理学在科学研究和应用领域所 扮演的关键角色。
2 未来发展趋势
展望了原子物理学领域的未来发展，以及对 人类社会的潜在影响。
原子光谱学
1 原子光谱
研究原子在光谱中的频率 和能量变化，探索了光的 发射和吸收。
2 量子力学
解释了原子光谱背后的量 子力学原理，引入了波粒 二象性和波函数概念。
3 能级图解析
分析了原子能级图的结构 和解读方法，为光谱分析 提供了理论基础。
应用
建筑材料
探讨了利用原子物理学的知 识开发新材料和改进建筑技 术的潜力。
《原子物理学总结》PPT 课件
原子物理学是研究原子及其构成要素的科学，本课件将总结原子模型、基本 粒子、原子核结构、原子光谱学等内容，展示原子物理学的重要性与应用。
概述
原子模型
探讨原子的结构和特征，介绍玻尔模型和多电子原子的研究进展。
基本粒子
介绍质子、中子、电子等基本粒子，并介绍其他具有重要作用的粒子。
原子核结构
最新2019-原子物理第2章-PPT课件
连续谱：固体的高温辐射。
黑体辐射 光电效应 光谱
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第一节：原子光谱
带光谱：波长在各区域内连续变化，此为分 子光谱；
黑体辐射 光电效应 光谱
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第一节：原子光谱
线光谱：波长不连续变化，此种为原子光谱； 黑体辐射
RHeZ2RH
~Z2RH(n112
1 n22
)
~HeRH(n1122n2122)
上式中n1取4，n2取5、6、7、….就与毕克林系规律相同
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第四节：类氢离子光谱
尽管上述结果与观察结果非常一致，但还有一个明显 的差别：类氢离子光谱与氢光谱并不完全重合。
22me4 RH (4 0)2h3c
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玻尔假设 电子的运 动 氢光谱的 解释
目录 结束
第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第三节：玻尔模型
从理论上导出里德伯常数：
RH
22me4 (4 0)2h3c
h 6.626201034 J .s e 1.602191019 C m 9.109561031 k g
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第一节：原子光谱
光谱的分类：不同的光源有不同的光谱，发出 机制也不尽相同，根据波长的变化情况，大致 可分为三类：
连续谱、带光谱、线光谱
黑体辐射 光电效应 光谱
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
原子物理ppt课件
α r
r r
2
r
O
r
α > 0 斥力 α < 0 引力
守恒 守恒
V=
α
r r⊥L
x
1 2 α E = mv + 2 r
L
M = r×F = 0
L = r × mv
O
r
mr 2 = L & m 2 2 2 α & & (r + r ) + = E 2 r
& = L mr 2
m 2 L2 α & r + + =E 2 2 2mr r
m = 1 n = 2, 3, 4, K
m = 2 n = 3, 4, 5, K
m = 3 n = 4, 5, 6, K m = 4 n = 5, 6, 7, K m = 5 n = 6, 7, 8, K
原子光谱特点： 原子光谱特点： 分立线光谱 波数可表示为两光谱项之差
§3．玻尔氢原子理论
1．原子行星模型的困难 me
原子物理 Physics） （Atomic Physics）
1．原子结构和玻尔模型 2．单电子原子 3．多电子原子
古代原子学说
B. C. 4世纪 4世纪
Democritus
原子（Atom） 组成物质的最小单元， 原子（Atom） 组成物质的最小单元，永恒不变 机械原子学说 17世纪 17世纪 有质量的球形微粒 通过吸引力机械地结合成宏观物体 原子的运动是机械位移，遵守力学定律 原子的运动是机械位移， 困难：不能解释光、 困难：不能解释光、电、热等物理现象和燃烧等化学过程 Newton
cot
θ
2
= tan r →∞
cot
《动量和原子物理》课件
生活中的应用
• 汽车制动系统 • 运动员的传动系统 • 火箭发动机
科技中的应用
• 半导体技术 • 核反应堆 • 医用放射性同位素
案例分析
1
汽车碰撞事故
针对一起车祸，分析事故的动量变化和碰撞后的轨迹。
2
放射性废料处理
探讨如何防止电离辐射对环境和人类健康造成的长期危害。
3
半导体生产Байду номын сангаас程中的技术应用
介绍半导体生产线上的动量和能量控制，以及室内放射性环境监测的技术。
弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞中，物体 之间的动量守恒和能量守恒都成立。
原子结构和辐射现象
原子结构
原子由带正电的原子核和围绕其 运动的电子组成。
辐射现象
辐射防护
核反应和放射性衰变是放射现象 的两种形式。射线能够通过物质， 但会与物质相互作用。
使用屏蔽材料，如铅和混凝土， 可以防止电离辐射的危害。
动量和原子物理的应用
动量和原子物理
这份PPT课件将带你了解动量和原子物理的基本原理，以及他们在日常生活和 科技中的应用。
动量的基本概念
1 定义
动量是物体的运动状态，等于物体质量乘以 速度。
2 定理
牛顿第二定律：一个物体受到作用力的大小， 等于这个物体的质量和加速度的乘积。
3 守恒定律
封闭系统中，动量总和守恒。
4 碰撞类型
总结
重要性
动量和原子物理是现代物理学的重要组成部分，深刻影响着我们的生产生活以及人类的科技 创新。
未来发展趋势
随着技术的发展，人们对于原子层面的研究越来越深入，这将在未来推动更多有益的技术创 新。
思考与讨论
物理学习除了掌握理论外，更需要思考与实验的结合。我们需要通过实验和讨论来更好地理 解物理规律和现象。
原子物理(全套480页PPT课件)
遏止电势表明光电子有一个初速度的上
限v0，其相应的动能为
1 2
m
v
2 0
eV0
1.28
（3）截止频率（红限）
结论（i）当改变入射光束频率时，遏 止电势V0 随之改变， V0~ 成线性 关系。
V0 0 0
（ii）当低于某一频 率0 时，V0 = 0 。这 时，不论光强多大，
光电效应不再发生。
频率0称为光电效应 的截止频率或频率的 红限。
着频率及波长的概念，光的能量 正比
于其频率 ，即：
= h
1.30
爱因斯坦公式：
根据爱因斯坦假说，光束照射在金属 上时，光子是一个个地打在上面，电 子吸收的能量为 W= h。
h
1 2
m v02
A
eV0
A
1.31
2.3，康普顿效应
在研究x射线与物质散射实验中证明 了x射线的粒子性，起作用的不仅是 光子的能量，而且还有它的动量。
max T b
1.21
b：维恩常数，实验值为 b = 0.289 cm.K
热辐射颜色随温度T变化：
T（K） 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 max（nm） 5760 2880 1440 960 720 580 480 410 360
1.5，维恩公式和瑞利－金斯公式
uT d
8h 3
c3
d
eh kBT
1
uT
d
8hc 5
ehc
d
kBT
1
1.26 1.27
kB：波耳兹曼常数； h ＝ 6.62610-34 J.s 普朗克常数
h >> kBT，普朗克公式 维恩公式 h << kBT，普朗克公式 R-J公式
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第一节何等的
黑体辐射
困难。然而，历史很快作出了判断，1922年，
爱因斯坦因光电效应获诺贝尔物理奖。
光电效应
光 谱
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目录
结束
（一）光谱 • 光谱是电磁辐射（不论在可见区或在可见区外）的波 长成分和强度分布的记录；有时只是波长成分的记录。 • 光谱是研究原子结构的重要途径之一。 （二）光谱仪 光谱仪：能将混合光按不同波长成分展开成光谱的仪 器。 光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪，若装有照相 设备，则称为摄谱仪。
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目录
结束
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 例如,用光强为 1 / m 2 的光照到钠金属表 面,根据经典理论的推算,至少要 107 秒（约 合120多天）的时间来积聚能量,才会有光电 子产生；事实上,只要ν >ν 0 ,就立即有光电 子产生,可见理论与实验产生了严重的偏离. 此外，按照经典理论，决定电子能量的是光 强,而不是频率.但实验事实却是：
光电效应
光 谱
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目录
结束
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 早在1887年,德国物理学家赫兹第一个观察 到用紫光照射的尖端放电特别容易发生，这实 际上是光电效应导致的.由于当时还没有电子 的概念,所以对其机制不是很清楚. 直到1897年汤姆逊发现了电子.人们才注意 到一定频率的光照射在金属表面上时,有大量 电子从表面逸出，人们称之为光电效应。光 电效应呈现出以下特点： 1．对一定金属有一个临界频率v0 ,当ν <ν 时,无论光强多大,无电子产生；
黑体辐射实验
前者导致了相对论的诞生后，后者导致了量 子论的诞生。
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经典力学、 经典电磁场理论、 经典统计力学
在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云
（1）“紫外灾难”，经典理论得出的瑞利－金斯公 式，在高频部分辐射本领趋无穷。（2）“以太漂 移”，迈克尔逊－莫雷实验表明，不存在以太。 两大困惑：“夸克禁闭”和“对称性 破缺
维恩位移律
maxT b
绝对黑体的单色能量密度按波长分布曲线 E()
0 1 2 3 4 5 6 (μ)
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 1900年瑞利-琼斯仍在经典物理的基础 上建立了另一个理论导出了另一个公式: 从经典能量按自由度均分定律
黑体辐射
E ,T
8
(E()
实验值
瑞利—金斯 维恩
o
1
2
3
4
5
6
7
8
9
λ (μ )
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识
黑体辐射量子解释1900年10月19日，德过物 理学家普朗克（Planck）在一次物理学会议上 公布了一个公式:
8hv E ( v, T ) 2 c
2
黑体辐射
1
hv
光电效应
光 谱
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黑体辐射
光电效应
光 谱
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 十九世纪中期，物理学理论在当时看来已 经发展到了相当完善的阶段，那时，一般的 物理现象都可以用相应的理论加以解释。 物体的宏观机械运动，准确地遵从牛顿力 学规律；电磁现象被总结为麦克斯韦方程； 热现象有完整的热力学及统计物理学；„„； 物理学的上空可谓晴空万里，在这种情况 下，有许多人认为物理学的基本规律已完全 被揭示，剩下的工作只是把已有的规律应用 到各种具体的问题上，进行一些计算而已。
1 爱因斯坦公式 h mVo2 A eVo A 2 1、光电子获得能量与光强无关，与频率有关
2、遏止电势与频率成线性关系
3、当入射光频率大于频率o时， 才会产生光电效应
I
a
V0
b
-V0
O
V
O
υo
υ
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 1916年，美国物理学家密立根通过实验，
2
光电效应
4
kT
光
谱
它在长波部分和实验结果符合的较好, 但在短波部分给出了太大的数值.就这 样经典物理遭遇到难以克服的困难.
为了正确而全面地说明实验结果,找 到自然规律,必须寻求新的理论.
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到十九世纪末，试图利用当时的物理学概念 和理论来说明黑体能量分布的一切努力，都完全 失败。
Automic Physics 原子物理学
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 背景知识 玻尔模型 光 谱
夫兰克--赫兹实验 玻尔理论的推广
结束
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识
卢瑟福模型把原子看成由带正电的原子核 和围绕核运动的一些电子组成，这个模型成 功地解释了α粒子散射实验中粒子的大角度 散射现象
hv Tmax
1 2 W逸出 mvmax W逸出 T (4) 2
(4)式表明：对于给定的金属(φ 给定)，T 与V 成线性关系。直线的斜率就是 h ,所以对不同 的靶来说，这条线的斜率是相同的。
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光电效应的量子解释
辐射场是由光量子（光子）组成，即光具有粒子的特性， 光子既有能量又有动量。 h
back
0
黑体辐射
光电效应
光 谱
next
目录
结束
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 2．当ν >ν 0 时，无论光多弱，立即有光电子 产生； 3．光电子能量只与照射光的频率有关。光强 只影响光电子的数目。
黑体辐射
光电效应
光 谱
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目录
结束
第二章：原子的量子态：玻尔模型 第一节：背景知识
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黑体辐射
光电效应
光 谱
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识
到了十九世纪末期，物理学晴朗的天空出 现了几朵令人不安的“乌云”，在物理学中 出现了一系列令人费解的实验现象。物理学 遇到了严重的困难，其中两朵最黑的云分别 是：
黑体辐射
光电效应
光 谱
麦克尔逊--莫雷实验 和
e c 1
2
h = 6.6260755×10－34 J· s
上式中的 h 就是著名的普朗克常量，其曲 线与实验值完全吻合，而这一公式是普朗克根 据实验数据猜出来的。由此公式当v->0和v>∞时分别都可得到与瑞利--金斯和维恩公式 相同的形式。
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波 长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到 激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电 磁波的特征仅与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的能 量恰相等时称为热平衡。此时物体温度恒定不变。
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结束
二、量子假说根据之二：光电效应 光电效应的实验规律 １、遏止电势－与入射光强无关 －光电子的最大能量与光强无关 1 mVo eVo 2 ２、截止频率或红限频率 只有当入射光频率 大于一定的 频率o时， 才会产生光电效应
I
a
V0
b
O
-V0 O V
υo
υ
只有当入射光频率 大于一定的频率o时， 才会产生 光电效应 。光电子的能量只与光的频率有关，与光强无 关，光频率越高，光电子能量越大 3、驰豫时间－当>o 测到光电子 光一照上，几乎立刻（ <10－９s ）观 ，
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结束
经过近二个月的努力，普朗克在同年12月14日的一 次德国物理学会议上提出：
能量量子化的假设
(1)黑体的腔壁由无数个带电的谐振子 组成的. (2)这些谐振子所具有的能量是分立的 .物体只能以 h为单位吸收或发射 它，即吸收或发射电磁波只能以“ 量子”方式进行，每一份能量叫一 能量子。
c v, T v, T 4
问题：在实验中如何测能量谱密度（，T） 2、斯特藩定律－黑体辐射的总本领与它的 绝对温度的四次方成正比
r v, T
RT T
4
5.67 10 W / cm K
12 2
4
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 黑体辐射的经典 解释1896年,维恩以 经典物理为基础,认 为能量的吸收和发 射都是连续的,导出 了一个公式:
黑体辐射
证实了(4)式的正确性,并精确测定了普朗克
常数h；但他还是认为："尽管爱因斯坦的公 式是成功的,但其物理理论是完全站不住脚." 不仅如此，1913年包括普朗克在内的德国最 著名的物理学家也都认为，爱因斯坦的光量
光电效应
光 谱
子理论是他在思辩中"迷失了方向".
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪，若 装有照相设备，则称为摄谱仪。
黑体辐射
光电效应
光 谱
可是当我们准备进入原子内部作进一步的考 察时，却发现已经建立的物理规律无法解释 原子的稳定性，同一性和再生性。
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结束
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 玻尔（N.Bohr）基于卢瑟福原子模型， 原子光谱的实验规律以及普朗克的量子化概 念，于1913年提出了新的原子模型并成功地 建立了氢原子理论，解释了氢光谱的产生， 玻尔理论还可以准确地推出巴尔末公式，并 能算出里德伯常数的理论值。 不过当玻尔理论应用于复杂一些的原子 时，就与实验事实产生了较大的出入。这说 明玻尔理论还很粗略，直到1925年量子力学 建立以后，人们才建立了较为完善的原子结 构理论。
黑体辐射
困难。然而，历史很快作出了判断，1922年，
爱因斯坦因光电效应获诺贝尔物理奖。
光电效应
光 谱
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（一）光谱 • 光谱是电磁辐射（不论在可见区或在可见区外）的波 长成分和强度分布的记录；有时只是波长成分的记录。 • 光谱是研究原子结构的重要途径之一。 （二）光谱仪 光谱仪：能将混合光按不同波长成分展开成光谱的仪 器。 光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪，若装有照相 设备，则称为摄谱仪。
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 例如,用光强为 1 / m 2 的光照到钠金属表 面,根据经典理论的推算,至少要 107 秒（约 合120多天）的时间来积聚能量,才会有光电 子产生；事实上,只要ν >ν 0 ,就立即有光电 子产生,可见理论与实验产生了严重的偏离. 此外，按照经典理论，决定电子能量的是光 强,而不是频率.但实验事实却是：
光电效应
光 谱
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 早在1887年,德国物理学家赫兹第一个观察 到用紫光照射的尖端放电特别容易发生，这实 际上是光电效应导致的.由于当时还没有电子 的概念,所以对其机制不是很清楚. 直到1897年汤姆逊发现了电子.人们才注意 到一定频率的光照射在金属表面上时,有大量 电子从表面逸出，人们称之为光电效应。光 电效应呈现出以下特点： 1．对一定金属有一个临界频率v0 ,当ν <ν 时,无论光强多大,无电子产生；
黑体辐射实验
前者导致了相对论的诞生后，后者导致了量 子论的诞生。
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经典力学、 经典电磁场理论、 经典统计力学
在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云
（1）“紫外灾难”，经典理论得出的瑞利－金斯公 式，在高频部分辐射本领趋无穷。（2）“以太漂 移”，迈克尔逊－莫雷实验表明，不存在以太。 两大困惑：“夸克禁闭”和“对称性 破缺
维恩位移律
maxT b
绝对黑体的单色能量密度按波长分布曲线 E()
0 1 2 3 4 5 6 (μ)
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 1900年瑞利-琼斯仍在经典物理的基础 上建立了另一个理论导出了另一个公式: 从经典能量按自由度均分定律
黑体辐射
E ,T
8
(E()
实验值
瑞利—金斯 维恩
o
1
2
3
4
5
6
7
8
9
λ (μ )
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识
黑体辐射量子解释1900年10月19日，德过物 理学家普朗克（Planck）在一次物理学会议上 公布了一个公式:
8hv E ( v, T ) 2 c
2
黑体辐射
1
hv
光电效应
光 谱
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黑体辐射
光电效应
光 谱
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 十九世纪中期，物理学理论在当时看来已 经发展到了相当完善的阶段，那时，一般的 物理现象都可以用相应的理论加以解释。 物体的宏观机械运动，准确地遵从牛顿力 学规律；电磁现象被总结为麦克斯韦方程； 热现象有完整的热力学及统计物理学；„„； 物理学的上空可谓晴空万里，在这种情况 下，有许多人认为物理学的基本规律已完全 被揭示，剩下的工作只是把已有的规律应用 到各种具体的问题上，进行一些计算而已。
1 爱因斯坦公式 h mVo2 A eVo A 2 1、光电子获得能量与光强无关，与频率有关
2、遏止电势与频率成线性关系
3、当入射光频率大于频率o时， 才会产生光电效应
I
a
V0
b
-V0
O
V
O
υo
υ
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 1916年，美国物理学家密立根通过实验，
2
光电效应
4
kT
光
谱
它在长波部分和实验结果符合的较好, 但在短波部分给出了太大的数值.就这 样经典物理遭遇到难以克服的困难.
为了正确而全面地说明实验结果,找 到自然规律,必须寻求新的理论.
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到十九世纪末，试图利用当时的物理学概念 和理论来说明黑体能量分布的一切努力，都完全 失败。
Automic Physics 原子物理学
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 背景知识 玻尔模型 光 谱
夫兰克--赫兹实验 玻尔理论的推广
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识
卢瑟福模型把原子看成由带正电的原子核 和围绕核运动的一些电子组成，这个模型成 功地解释了α粒子散射实验中粒子的大角度 散射现象
hv Tmax
1 2 W逸出 mvmax W逸出 T (4) 2
(4)式表明：对于给定的金属(φ 给定)，T 与V 成线性关系。直线的斜率就是 h ,所以对不同 的靶来说，这条线的斜率是相同的。
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光电效应的量子解释
辐射场是由光量子（光子）组成，即光具有粒子的特性， 光子既有能量又有动量。 h
back
0
黑体辐射
光电效应
光 谱
next
目录
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 2．当ν >ν 0 时，无论光多弱，立即有光电子 产生； 3．光电子能量只与照射光的频率有关。光强 只影响光电子的数目。
黑体辐射
光电效应
光 谱
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第二章：原子的量子态：玻尔模型 第一节：背景知识
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黑体辐射
光电效应
光 谱
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识
到了十九世纪末期，物理学晴朗的天空出 现了几朵令人不安的“乌云”，在物理学中 出现了一系列令人费解的实验现象。物理学 遇到了严重的困难，其中两朵最黑的云分别 是：
黑体辐射
光电效应
光 谱
麦克尔逊--莫雷实验 和
e c 1
2
h = 6.6260755×10－34 J· s
上式中的 h 就是著名的普朗克常量，其曲 线与实验值完全吻合，而这一公式是普朗克根 据实验数据猜出来的。由此公式当v->0和v>∞时分别都可得到与瑞利--金斯和维恩公式 相同的形式。
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波 长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到 激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电 磁波的特征仅与温度有关。
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的能 量恰相等时称为热平衡。此时物体温度恒定不变。
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二、量子假说根据之二：光电效应 光电效应的实验规律 １、遏止电势－与入射光强无关 －光电子的最大能量与光强无关 1 mVo eVo 2 ２、截止频率或红限频率 只有当入射光频率 大于一定的 频率o时， 才会产生光电效应
I
a
V0
b
O
-V0 O V
υo
υ
只有当入射光频率 大于一定的频率o时， 才会产生 光电效应 。光电子的能量只与光的频率有关，与光强无 关，光频率越高，光电子能量越大 3、驰豫时间－当>o 测到光电子 光一照上，几乎立刻（ <10－９s ）观 ，
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结束
经过近二个月的努力，普朗克在同年12月14日的一 次德国物理学会议上提出：
能量量子化的假设
(1)黑体的腔壁由无数个带电的谐振子 组成的. (2)这些谐振子所具有的能量是分立的 .物体只能以 h为单位吸收或发射 它，即吸收或发射电磁波只能以“ 量子”方式进行，每一份能量叫一 能量子。
c v, T v, T 4
问题：在实验中如何测能量谱密度（，T） 2、斯特藩定律－黑体辐射的总本领与它的 绝对温度的四次方成正比
r v, T
RT T
4
5.67 10 W / cm K
12 2
4
第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 黑体辐射的经典 解释1896年,维恩以 经典物理为基础,认 为能量的吸收和发 射都是连续的,导出 了一个公式:
黑体辐射
证实了(4)式的正确性,并精确测定了普朗克
常数h；但他还是认为："尽管爱因斯坦的公 式是成功的,但其物理理论是完全站不住脚." 不仅如此，1913年包括普朗克在内的德国最 著名的物理学家也都认为，爱因斯坦的光量
光电效应
光 谱
子理论是他在思辩中"迷失了方向".
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪，若 装有照相设备，则称为摄谱仪。
黑体辐射
光电效应
光 谱
可是当我们准备进入原子内部作进一步的考 察时，却发现已经建立的物理规律无法解释 原子的稳定性，同一性和再生性。
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 玻尔（N.Bohr）基于卢瑟福原子模型， 原子光谱的实验规律以及普朗克的量子化概 念，于1913年提出了新的原子模型并成功地 建立了氢原子理论，解释了氢光谱的产生， 玻尔理论还可以准确地推出巴尔末公式，并 能算出里德伯常数的理论值。 不过当玻尔理论应用于复杂一些的原子 时，就与实验事实产生了较大的出入。这说 明玻尔理论还很粗略，直到1925年量子力学 建立以后，人们才建立了较为完善的原子结 构理论。