1.黑体辐射(Black-body radiation) >绝对黑体:全部吸收外来电磁波而无任何反射的物体 实验:黑体受热时对外辐射, √温度越高,辐射强度峰值的波长越短:E∝I/1,即E∝y √经典理论无法解释辐射强度与波长的变化关系,紫外灾难 Planck's hypothesis:量子假设 √分子能量E=nhv,,Planck常数h,振子频率v,n取正整数 √振子不是连续地辐射能量,而是跳跃地辐射能量, √在分子水平上能量以hv整数倍的量子不连续量来吸收/放出 √支持光能具有粒子本性的概念,即光子具有能量与动量 √当时物理学的全新概念,涉及光作用物体时的能量传递
1. 黑体辐射(Black-body radiation) 绝对黑体:全部吸收外来电磁波而无任何反射的物体 •实验:黑体受热时对外辐射, 温度越高,辐射强度峰值的波长越短:E∝1/λ ,即E∝ν 经典理论无法解释辐射强度与波长的变化关系,紫外灾难 •Planck’s hypothesis:量子假设 分子能量 E = nhν ,Planck常数 h,振子频率 ν,n取正整数 振子不是连续地辐射能量,而是跳跃地辐射能量, 在分子水平上能量以hν整数倍的量子不连续量来吸收/放出 支持光能具有粒子本性的概念,即光子具有能量与动量 当时物理学的全新概念,涉及光作用物体时的能量传递
2.光电效应(Photoelectric effect) •实验:真空中,清洁的金属表面以单色光照射时 √足够高频率的单色光照射,自金属表面射出电子 √必要条件是入射大于(该金属的固有频率或截止频率) √射出的光电子能量E动正比于V入射 @@ √增加光的强度只能增加电子射出的强度 √射出电子的速度/动能与光强度无关 (hv 0g00.0。F0re 囚经典理论:光的能量由光的强度决定 .Einstein's explain: 6 钾的临界 频率= √光子能量E=hv和质能联系定律E=mc2 (hu 5×1014s-l √光子质量m=hvlc2=hlc e-eeoeTeeeee √动量p=mc=h几,联系光的波动性和粒子性
51014 s1 2. 光电效应(Photoelectric effect) •实验:真空中,清洁的金属表面以单色光照射时 足够高频率的单色光照射,自金属表面射出电子 必要条件是ν入射大于ν0(该金属的固有频率或截止频率) 射出的光电子能量E动正比于ν入射 增加光的强度只能增加电子射出的强度 射出电子的速度/动能与光强度无关 经典理论:光的能量由光的强度决定 •Einstein’s explain: 光子能量 E = hν和质能联系定律 E = mc2 光子质量 m = hν/c2 = h/λc 动量 p = mc = h/λ,联系光的波动性和粒子性
3.氢原子光谱(Spectrum of hydrogen atom) >光谱:当原子被火焰、电弧等激发时,能够发出一系 列具有一定频率的光谱线 氢原子光谱:原子发射谱 √真空管中稀薄H2,高压放电 √发出紫外和可见光 √不连续的线状光谱 光谱频率:(波数)- 1-1 nn R:Rydberg's constant √n2=n1+1,n1+2,n1+3 √n1=1:Lyman系,紫外区 √经典理论:连续光谱
3. 氢原子光谱(Spectrum of hydrogen atom) 光谱:当原子被火焰、电弧等激发时,能够发出一系 列具有一定频率的光谱线 •氢原子光谱:原子发射谱 真空管中稀薄H2,高压放电 发出紫外和可见光 不连续的线状光谱 •光谱频率: R:Rydberg’s constant n2 = n1+1,n1+2,n1+3 . n1 = 1:Lyman系,紫外区 经典理论:连续光谱 2 2 1 2 1 11 () ( ) R n n 波数
二、Bohr原子结构模型 1.基础:Planck?量子,Einstein光子,Rutherford有核原子模型 2.假设:对1质子的原子核+1电子=氢原子结构 (1)电子沿着半径为r的圆形轨道绕原子核运动 由库仑定律∫=- e p 即v2= e ① 4n8,r 4πE.mr (2)只允许电子轨道角动量(wr)等于h/2π正整数(n)倍的轨道 即 nh 2 nh" nh2 ② 由①,②得: 2π 42m2r2 4πeomr 4π2m2r2 √电子运动轨道量子化:”= nhso r=0.53n2(A)=0.053n2(m) πme (3)能量量子化:E总=E势+E动=- +三mv2 4π6r E总一 88h2 n2 =-13.6×3(eV)=-(2.18×10)x3 J)
二、Bohr原子结构模型 1. 基础:Planck量子,Einstein光子,Rutherford有核原子模型 2. 假设:对 1质子的原子核 + 1电子 = 氢原子结构 (1) 电子沿着半径为 r的圆形轨道绕原子核运动 由库仑定律 (2) 只允许电子轨道角动量 (mvr ) 等于 h/2 π正整数 ( n )倍的轨道 即 电子运动轨道量子化: (3) 能量量子化: 2 2 0 4 e f r 2 mv F r 离心 2 nh mvr 2 2 0 2 n h r me 2 2 0 1 4 2 e E E E mv r 总 势动 4 18 22 2 2 2 0 11 1 13.6 (eV) 2.18 10 (J) 8 me E hn n n 总 ( )
(4)量子跃迁假设:电子轨道跃迁时,放出(或吸收)的能量必须等 于两个轨道之间的能量差 1 hc AE=E,-E=- me meL-与) 又△E=hw= n n 入 所以:(波数) 11 A 8gh'c n n, 3.对光谱规律的解释 Rydberg常数:R= me R理=109737cm-1,R实=109677.58cm-1 88h'c (R理-R实)/R理=5x104 8 能级和光谱线系的形成:E,三子人 ,n=1,2,3. (波数)=】=R 1 n √n,=1:Lyman系,紫外区 nn √n1=2:Balmer系,可见光区 n2=n1+l,n1+2,n1+3.n1=3:Paschen系,红外区
(4) 量子跃迁假设:电子轨道跃迁时,放出 (或吸收 )的能量必须等 于两个轨道之间的能量差 又 所以: 3. 对光谱规律的解释 • Rydberg常数: • 能级和光谱线系的形成 : 4 4 2 1 22 2 2 22 2 2 0 21 0 1 2 11 11 () () 8 8 me me EE E hn n hn n 4 23 2 2 0 12 1 11 ( ) 8 me hc n n 4 2 3 0 8 me R h c R 理 = 109737cm 1,R 实 = 109677.58cm 1 (R 理 R 实) / R 理 = 5 10 4 4 1 2 22 2 0 1 ( ) , 1,2,3 8 n me E E n n hn 2 2 1 2 1 11 () ( ) R n n 波数 n 2 = n1+1,n1+2,n1+3. n1 = 1:Lyman系,紫外区 n1 = 2:Balmer系,可见光区 n1 = 3:Paschen系,红外区