第一章 量子力学的历史发展

第一章量子力学的历史发展黑体辐射光电效应康普顿散射氢原子光谱玻尔的氢原子模型量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展量子力学的重大事件(1)1898Mme.CurieRadioactivepoloniumand radium1901Planck Blackbodyradiation1905Einstein Photoeletriceffect1911Rutherford Modeloftheatom1913Bohr QuantumtheoryofspectraCompton Scatteringphotosoffelectrons1924Pauli Exclusionprinciples1925deBroglie Wavehypnosis量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展量子力学的重大事件(2)1926Schroedinger Waveequation1927Heisenberg Uncertaintyprinciple1927DavissonandGermer Experimentonwave propertiesofelectrons1927Bohr Interpretationofthe wavefunction1928Dirac Relativisticwaveequation; predicationofexistenceof thepositron 量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展经典理论的成就和困难十九世纪末与二十世纪初，经典物理学理论（牛顿力学，热力学及统计物理，电动力学）取得极大成就。但在相对论领域和微观领域,经典理论遇到严重困难。例如微观领域中黑体辐射

光电效应康普顿散射氢原子光谱量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展黑体辐射任何温度的物体都会发出一定的热辐射，即各种频率的电磁波。黑体：在任何温度下都能把照射在其上任何频率的辐射完全吸收。黑体是理想化的物体，实际中我们用任何物体做的空腔，在它很小的开口处就是一个相当理想的黑体。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展在温度T下，从物体单位面积发出的，频率在+d之间的辐射通量u(,T)

d。辐射谱密度和辐射本领辐射谱密度

u(,T)：辐射本领E(T):辐射本领和辐射谱密度之间的关系 在温度T下，从物体表面单位面积发出的辐射通量。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展T1>T2>T3黑体辐射谱

Boltzmann-StefanlawWien’stransformationlawM2量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展维恩公式和瑞利－金斯公式紫外发散问题紫外发散

Wien’sformulaWien’sLaw量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展

Rayleigh-Jean’sformulaRayleigh-Jean’sLawRayleigh-Jean’sLawWien’sLaw普朗克公式Planck’sLaw

Planck’sformula量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展普朗次克能治量量堆子假般说

电磁辐射的能量交换只能是离散的，其取值只能是的整数倍。其中h为普朗克常数。

称为能量子。能量量子化Di依sc哥re寺te樱,企Pl孤an妨ck’sco夹ns恩ta语nt棚,美Qu兔an急tu堆m(Pl贼.祝Qu穷an治ta情)量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展普朗克常数用普米朗克仿公式距拟合踩黑体蒜辐射部谱密烛度的允实验逆数据，泳得到普朗讽克常陵数也惰可以殖由光淹电实完验测爱出。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展光电宫效应射的历缝史(1呈)H.R辛.He缓rt肢z,厚18叼86逢，在用叛莱顿件瓶放望电的盟实验惑中，促当紫振外线享照在钩火花鼓隙的河负极暖上，沾放电询比较馒容易窄发生溪。W.Ha前ll嫂wa仓ch,描18紫88善，清洁子而绝棚缘的宴锌板理在紫粱外线其照射糕下获涨得正鹅电荷衰，而带负天电的滋板在断光照亭射下妨失掉认其负饲电荷急。J.J呈.Th师om逃so莲n,题18朗99茧，阴极罢射线膜由电悟子组氧成量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展光电勒效应俱的历脊史(2竹)Ph秋il洗li见ppLe至na犁rd,19线02，金属估在紫娇外线虹照射右下发渗射电垂子Al横be滚rt山E煤in帖st食ei累n,火1爸90后5，光量刚子假聋说Ro印be动rt诵A务nd泻re彩wsMi己ll探ik因an,供19厌16，验证泼爱因宜斯坦誓的光基电效禽应量迈子公系式，今并精誉确测档定了插普朗持克常撞量。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展外光录电效习应真空伤管光照妄射某必种物蚕质，哀致使团部分驳电子丑逃逸物质退表面优。这是些电构子被拿称为贼光电珠子。光电惨倍增摧管(Ph融ot细om里ul苍ti乓pl著ie舞r)量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展内光狸电效白应半导倚体光激趋载流醒子保瞒留在垦材料啦内部斑。光电效导本征平光电森导体钓吸收虽一个茫光子润，就厅会从洋价带贺激发钟到导差带，逐产生台一个舌自由冲电子骗，同印时在哨在价款带产岩生一狼个空思穴。对材保料施撞加电顿场，呈使电励子和父空穴党都通介过材猛料运腔输，局从而冶产生醒电流光电醒导探袖测器召，光额伏探左测器干，太晓阳能梳电池孔，CC画D,摄像斥机量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展光电励效应萌实验Light单色光AnodeCathode

真空石英管

变阻箱VaryingVoltage量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展经典麦克亭斯韦尔理论的推勉论相比打与蓝糊光，按红光悦具有旗更长鼻的周饲期，康因而毕红光坝与电蔬子的志相互妙作用磁时间诉更长泉，这免使得熄红光打比蓝戴光更卡容易丈使电上子逸彻出。若入闯射单所色光稻的光恒强增基强，场则会水有更声多的荷电子获逸出东，且牛这些傅电子侨的能佛量也伞相应记增大投。由于净弱光聋的能棒量相混当小蜘，因阶此在液弱光伪的条介件下左，电趴子需向要更蚁多的获时间追才能谈逸出漏。入射挣波的竖能量砍将由苹上百溉万个逝电子狱分享丸。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展遏止夫电压将换名向开切关反肆接，捞电场目反向斗，则持光电返子离年开阴弦极后佩将受仙反向拐电场坚阻碍泳作用岩。当K、A间加狸反向骂电压来，光光电子台克服见电场乞力作素功，桨当电芳压达带到某误一值U0时，炉光电少流恰痕为0。U0叫做遏止已电压.量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展饱和虫电流心和遏闻止电腰压入射烛光频既率固定幕，不同保光强云下，访光电流i与电爽压V的关杆系i量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展截止罩频率当入涂射光蒸频率ν>ν0时，电子跃才能梯逸出柏金属捎表面；当入盏射光钞频率ν<ν0时，无论捞光强咬多大夕也无测电子友逸出盛金属凡表面葬。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展遏止脑电压诵和截节止频侨率对特款定金访属表冤面，遏止阴电势U0(遏止电瞒压V0)和频肺率的关亿系量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展驰豫妈时间光强I和频辞率固定，艳光电阳流i与产生键光电忽子的时间t的关联系驰豫餐时间<1卵0-9s量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展爱因汇斯坦阶光子绍假说光子控仍保啄持频突率及钢波长惠的概吵念。电磁蹈场和宽物质激相互砍交换嫁的能昼量不败是连早续分区布的先，而是页集中湾在一脾些叫光子(或岂光量掘子)当的粒肤子上板。光子的能量E正比于其频率量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展爱因拔斯坦裙公式然(良1)脱出凤功电子影动能量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展金属斜中的呜电子胶吸收笔了光匠子的将能量，一部倦分消谊耗在团电子哥逸出卧功，另一宴部分喊变为成光电呀子的午动能。爱因短斯坦皇公式水(静2)量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展光电秩效应志的解沙释截止撑频率ν0（红储限）稍-只有体当入射子光频泊率ν>ν0时，猛电子暴才能貌逸出页金属它表面凝，产怖生光钟电效凡应遏止撇电压捡-负初对动能盾及反两向遏愉止电也压与ν成正便比效应讯瞬时塌性榨-访电子吧吸收召光子精时间辟很短勒，只亦要光胜子频窗率大池于截足止频背率，丘电子射就能坚立即您逸出奸金属蛮表面妹，无史需积着累能惨量的跨时间钩，与干光强眯无关量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展康普倚顿散斩射实验X射线育被轻貌原子揪量的脑物质胡散射量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展康普倡顿散秃射实遮验结姑果(1办)X射线御被轻稀原子制量的吼物质债散射漂后，黎波长残变长待。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展康普革顿散棍射实验稍结果雪(使2)若以遭不同沾元素蝴作为散盛射物耀质，其则波长攀变化姻量与断散射物丢质无铃关。量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展康普掀顿散跪射模果型X射线跳的光耍子与终电子嘴的碰降撞量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展康普头顿散到射公垄式碰撞冬过程抗中，挤动量舍与能妻量守押恒量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展光子浇性质

波长，频率，角频率，波矢量

光子能量

光子动量量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展氢原险子光苏谱-落棱镜便光谱厌仪So患ur床ceSl米itPr咐is祝mSc列re坝enBlueRed量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展氢原汽子光膀谱量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展里德较伯公宇式里德伯公式n=1卡,=2鲜,3遇,4帝,…紫外问区，锤赖曼黄系n=2活,=3择,4养,5沃,…可见注区，暮巴耳躬末系n=3炸,尤=绒4,陕5,供6,挤…红外墨区，赛帕邢稀系量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展卢瑟扯福的迎原子制模型卢瑟阳福的有核模样型原子刚中的撇正电弟荷集难中在蜻占原累子大梅小万池分之罗一的宵小范章围内卖.量子力学与原子核物理第一章量子力学的历史发展玻尔婚的氢应原子押模型原子