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2012自考物理(工)復習指導:第十三章 波和粒子

  三、氫原子光譜(識記)

  液體、固體等密體型物質(zhì)發(fā)出的光是各種波長的連續(xù)光譜。但是氫原子光譜實驗表明,氣體原子發(fā)出的光,并不是連續(xù)光譜而是具有分立頻率的線光譜。它的規(guī)律是:

  1、從紅光到紫外光,有一系列分立的譜線。

  2、紅端譜線稀、紫端譜線密、紫外更密。

  3、存在一個界限稱線系限,波長小于線系限部分有一段連續(xù)紫外光譜。

  這個實驗現(xiàn)象也是經(jīng)典電磁理論無法解釋的,丹麥物理學家玻爾波爾提出三條基本假設:

  1、穩(wěn)定態(tài)假設

  2、頻率條件ν=(EnEk)/h

  3、量子化條件 :電子角動量L=nh/2π

  波爾理論認為只有當原子從一個具有較大能量的定態(tài)躍遷到另一個較低能量的定態(tài)時,原子才輻射單色光。原子能級中能量最低的狀態(tài)叫基態(tài),其他能量大于基態(tài)的能級狀態(tài)自下而上依次稱為第一受激態(tài)、第二受激態(tài)等,也就是當原子從高能級向低能級躍遷時發(fā)光,反之則吸收光子。這個理論較好的解釋了氫原子光譜實驗結(jié)果。

  四、德布羅意波(識記)

  德布羅意在光的波粒二象性的啟發(fā)下推論,實物粒子也具有波動性。即質(zhì)量為m的粒子,以速度v運動時,具有能量E與運動方向的動量p,它們于平面波的頻率ν和波長之間的關(guān)系與光子與光波的關(guān)系一樣:能量E、動量p表現(xiàn)為粒子性的一面、頻率ν,波長λ表現(xiàn)為波動性的一面,則粒子與波動性之間的關(guān)系也遵從下述公式:

  E=hν

  p=mv=h/λ

  而λ=h/mv=h/p稱為德布羅意波長公式。這種波也叫物質(zhì)波,它即不是機械波也不是電磁波而是一種“概率波”。

  湯姆遜用一束高速電子通過一多晶的金箔片得到了電子衍射圖樣。電子波的波長比可見光短得多,以它代替可見光制成電子顯微鏡大大提高了分辨率。

  五、不確定關(guān)系式(識記)

  不確定關(guān)系是微觀粒子波粒二象性所表現(xiàn)的基本物理特性。

  這種不確定關(guān)系是因為微觀體系與宏觀體系的不同:

  1、物理特性方面的差別:宏觀體系中,波粒二象性不存在,表現(xiàn)為波和粒子彼此毫不相干。而在微觀體系中,波粒二象性是它的基本特征,波和粒子是統(tǒng)一的。

  2、在描述方法上的差別:宏觀體系的粒子可以用從標、動量等來確定其運動狀態(tài),并能根據(jù)其受力特點確定其運動方程。而微觀體系的粒子因具有波粒二象性,對粒子的狀態(tài)只能給出概率性描述,即粒子出現(xiàn)在什么狀態(tài)的概率是多大,而無法同時給以確定的坐標和動量的描述,粒子的坐標和動量不可能同時進行精確測量,這種不準確的程度要受到不確定關(guān)系式的限制:即

  Δpx.Δx≥h

  Δpy.Δy≥h

  Δpz.Δz≥h

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