光波粒二象性表示粒子特征物理量波長(zhǎng)、頻率是表示波動(dòng)性物理量表示光子不但含有波動(dòng)性，同時(shí)也含有粒子性，即含有波粒二象性。光子是一個(gè)基本粒子，在真空中以光速運(yùn)動(dòng)1/33

盧瑟福核式模型或稱行星模型粒子:質(zhì)量是電子7500倍；

電量是電子2倍選其速度v=c/15RDFSM

結(jié)果：大多數(shù)粒子經(jīng)過金屬箔后與原來運(yùn)動(dòng)方向偏離不多，較??；少數(shù)粒子角很大，有近似1800，幾乎被彈回！R:

粒子源；D：狹縫；F：金屬箔；S：可沿圓弧運(yùn)動(dòng)熒光屏M：放大鏡；：散射角。2/33

盧瑟福原子有核模型原子中央是一個(gè)幾乎占有全部原子質(zhì)量帶有正電核，電子在核周圍繞核運(yùn)動(dòng)。核半徑比原子半徑小得多，約為10-14—10-15m3/33一、氫原子光譜試驗(yàn)規(guī)律譜線是線狀分立15.2

玻爾氫原子理論光譜公式R=4/B里德伯常數(shù)1.0967758×107m-1連續(xù)巴耳末公式4/33賴曼系在紫外區(qū)帕邢系在近紅外區(qū)布喇開系在紅外區(qū)普芳德系在紅外區(qū)廣義巴耳末公式5/33二、玻爾氫原子理論原子核式結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：無法解釋原子穩(wěn)定性無法解釋原子光譜不連續(xù)性玻爾原子理論三個(gè)基本假設(shè)：1、定態(tài)假設(shè)原子系統(tǒng)存在一系列不連續(xù)能量狀態(tài)，處于這些狀態(tài)原子中電子只能在一定軌道上繞核作圓周運(yùn)動(dòng)，但不輻射能量。這些狀態(tài)稱為穩(wěn)定狀態(tài)，簡(jiǎn)稱定態(tài)。對(duì)應(yīng)能量E1,E2,E3…是不連續(xù)。6/332、頻率假設(shè)原子從一較大能量En定態(tài)向另一較低能量Ek定態(tài)躍遷時(shí)，輻射一個(gè)光子3、軌道角動(dòng)量量子化假設(shè)軌道量子化條件n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)躍遷頻率條件原子從較低能量Ek定態(tài)向較大能量En定態(tài)躍遷時(shí)，吸收一個(gè)光子7/33基本假設(shè)應(yīng)用于氫原子：(1)軌道半徑量子化第一玻爾軌道半徑8/33(2)能量量子化和原子能級(jí)基態(tài)能級(jí)激發(fā)態(tài)能級(jí)氫原子電離能9/33(3)氫原子光譜氫原子發(fā)光機(jī)制是能級(jí)間躍遷R理論—里德伯常數(shù)1.097373×107m-1R試驗(yàn)=1.096776×107m-110/33賴曼系巴耳末系帕邢系布喇開系En=E1/n26

5E5=E1/254E4=E1/163E3=E1/9=-1.51eV2E2=E1/4=-3.39eV1E1=-13.6eV氫原子光譜圖11/33例

試計(jì)算氫原子中巴耳末系最短波長(zhǎng)和最長(zhǎng)波長(zhǎng)各是多少？解：依據(jù)巴耳末系波長(zhǎng)公式，其最長(zhǎng)波長(zhǎng)應(yīng)是n=3n=2躍遷光子，即最短波長(zhǎng)應(yīng)是n=n=2躍遷光子，即12/33n=4n=3n=2n=1r=a1r=4a1r=9a1r=16a1賴曼系巴耳末系帕邢系13/33例（1）將一個(gè)氫原子從基態(tài)激發(fā)到n=4激發(fā)態(tài)需要多少能量？（2）處于n=4激發(fā)態(tài)氫原子可發(fā)出多少條譜線？其中多少條可見光譜線，其光波波長(zhǎng)各多少？解：（1）（2）在某一瞬時(shí)，一個(gè)氫原子只能發(fā)射與某一譜線對(duì)應(yīng)一定頻率一個(gè)光子，在一段時(shí)間內(nèi)能夠發(fā)出譜線躍遷如圖所表示，共有6條譜線。14/33由圖可知，可見光譜線為n=4和n=3躍遷到n=2兩條連續(xù)15/33二、玻爾理論不足1.

把電子看作是一經(jīng)典粒子，推導(dǎo)中應(yīng)用了牛頓定律，使用了軌道概念，所以玻爾理論不是徹底量子論。2.角動(dòng)量量子化假設(shè)以及電子在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不輻射電磁波是十分生硬。3.

無法解釋光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。4.

不能預(yù)言光譜線強(qiáng)度。16/33N.玻爾研究原子結(jié)構(gòu)，尤其是研究從原子發(fā)出輻射1922諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)17/3315.3

粒子波動(dòng)性一、德布羅意波德布羅意提出了物質(zhì)波假設(shè)：任何運(yùn)動(dòng)粒子皆伴伴隨一個(gè)波，粒子運(yùn)動(dòng)和波傳輸不能相互分離。運(yùn)動(dòng)實(shí)物粒子能量E、動(dòng)量p與它相關(guān)聯(lián)波頻率

和波長(zhǎng)

之間滿足以下關(guān)系：德布羅意關(guān)系式表示自由粒子平面波稱為德布羅意波(或物質(zhì)波)18/33自由粒子速度較小時(shí)電子德布羅意波長(zhǎng)為比如：電子經(jīng)加速電勢(shì)差

V加速后19/33物質(zhì)波試驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫和革末用加速后電子投射到晶體上進(jìn)行電子衍射試驗(yàn)。GK狹縫電流計(jì)鎳集電器U電子束單晶20/33衍射最大值：電子波長(zhǎng)：5102015250I電流出現(xiàn)峰值戴維孫—革末試驗(yàn)中21/33L.V.德布羅意電子波動(dòng)性理論研究1929諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)22/33C.J.戴維孫經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)覺晶體對(duì)電子衍射作用1937諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)23/33二、德布羅意波統(tǒng)計(jì)解釋

1926年，德國(guó)物理學(xué)玻恩(Born,1882--1972)提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定偶然性，不過大量粒子在空間何處出現(xiàn)空間分布卻服從一定統(tǒng)計(jì)規(guī)律。24/33

M.玻恩對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)研究，尤其是量子力學(xué)中波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋1954諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)25/33微觀粒子空間位置要由概率波來描述，概率波只能給出粒子在各處出現(xiàn)概率。任意時(shí)刻不含有確定位置和確定動(dòng)量。衍射圖樣電子束x縫屏幕X方向電子位置不準(zhǔn)確量為：三、

測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系26/33

X方向分動(dòng)量px測(cè)不準(zhǔn)量為：電子束x縫屏幕27/33考慮到在兩個(gè)一級(jí)極小值之外還有電子出現(xiàn)，所以：經(jīng)嚴(yán)格證實(shí)此式應(yīng)為：這就是著名海森伯測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系式28/33測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系式了解1.用經(jīng)典物理學(xué)量——?jiǎng)恿?、坐?biāo)來描寫微觀粒子行為時(shí)將會(huì)受到一定限制。3.對(duì)于微觀粒子能量E及它在能態(tài)上停留平均時(shí)間Δt之間也有下面測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系：2.能夠用來判別對(duì)于實(shí)物粒子其行為終究應(yīng)該用經(jīng)典力學(xué)來描寫還是用量子力學(xué)來描寫。29/33原子處于激發(fā)態(tài)平均壽命普通為這說明原子光譜有一定寬度，試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)。于是激發(fā)態(tài)能級(jí)寬度為：30/33W.海森堡創(chuàng)建量子力學(xué)，并造成氫同素異形發(fā)覺1932諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)31/33所以坐標(biāo)及動(dòng)量能