1、復復 習習第第6章章: 量量 子子 光光 學學本章主要內容：本章主要內容：1. 熱輻射熱輻射2光電效應；康普頓效應；光電效應；康普頓效應；3玻爾氫原子光譜理論；玻爾氫原子光譜理論；4. 物質波；激光物質波；激光一一 黑體輻射黑體輻射0 1000 20001.00.5 )mW10/()(314TMnm/可見光區可見光區30003000K K60006000K K（1 1）斯特藩斯特藩玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律40d)()(TTMTM428KmW10670. 5斯特藩斯特藩玻爾茲曼常量玻爾茲曼常量（2）維恩位移定律維恩位移定律bT mKm10898.23b常量常量峰值波長峰值波長m二、普朗克假設二、

2、普朗克假設sJ106260755. 634h普朗克常量普朗克常量 h1h2h3h4h5h6), 3 , 2 , 1(nnh2 2、粒子吸收或發射能量應為、粒子吸收或發射能量應為 h1 1、能量子：、能量子： 微觀粒子運動能量是不連續的！微觀粒子運動能量是不連續的！三、光電效應三、光電效應1 1、光子、光子 愛因斯坦方程愛因斯坦方程光子的能量、動量為：光子的能量、動量為：hE hp)cos1 (0cmh 康普頓波長康普頓波長 m1043. 2120cmhchE （2 2）粒子性：粒子性： （光電效應等）（光電效應等）. .（1 1）波動性：波動性： 光的干涉和衍射。光的干涉和衍射。3 3、光的波

3、粒二象性、光的波粒二象性 微觀粒子的基本屬性！微觀粒子的基本屬性！2021vmWhUehW0* 產生光電效應條件：產生光電效應條件：（截止頻率）（截止頻率）遏止電壓：遏止電壓：愛因斯坦方程愛因斯坦方程Wmh221v2、康普頓散射：康普頓散射：2200mchcmhv能量守恒能量守恒vmechech00動量守恒動量守恒四、氫原子光譜的玻爾理論四、氫原子光譜的玻爾理論1 1、玻爾的三個假設：玻爾的三個假設： （1 1）能量定態假設：能量定態假設：在原子中，電子可以在一些在原子中，電子可以在一些特定特定的軌道的軌道上運動而上運動而不不輻射電磁波，這時原子處于輻射電磁波，這時原子處于穩定穩定狀態（狀態（

4、定態定態），并具），并具有一定的能量有一定的能量 （E E1 1，E E2 2， E EN）. .fiEEh（3）頻率條件：頻率條件：2hnrmLv （2）角動量角動量量子化條件：量子化條件：主主量子數量子數, 3 ,2, 1n2、結論：結論：212220nrnmehrn), 3 , 2 , 1(n（1）氫原子軌道半徑：氫原子軌道半徑：, 玻爾半徑玻爾半徑m1029.5112201mehr1n212220418nEnhmeEn（電離能）（電離能）基態基態能量能量220418hmeEeV6 .13) 1( n21nEEn激發態激發態能量能量) 1( neV/E 氫原子能級圖氫原子能級圖1n基態基

5、態6 .132n3n4n激發態激發態4 . 351. 185. 0n0自由態自由態（2）電子總能量電子總能量).,2, 1(innEEhnin五、物質波（概率波）五、物質波（概率波）德布羅意假設：實物粒子具有波、粒二象性德布羅意假設：實物粒子具有波、粒二象性 .hE hp hmchE2mvhph 德布羅意公式德布羅意公式0mmcv 若若 則則 若若 則則cv0mm 統計解釋：統計解釋： 在某處德布羅意波的強度是與粒子在該處在某處德布羅意波的強度是與粒子在該處 鄰近出現的概率成正比的鄰近出現的概率成正比的 .六、激光六、激光1 激光原理：激光原理：1）粒子數反轉分布粒子數反轉分布. 2）光學諧振

6、腔）光學諧振腔.2 激光特性：激光特性：方向性好，單色性好，能量集中（高亮度）方向性好，單色性好，能量集中（高亮度）.例例1：波長為波長為450nm的單色光射到純鈉（的單色光射到純鈉（W=2.28eV）的表面上）的表面上. 問（問（1）這種光的光子能量和動量；這種光的光子能量和動量；（2）光電子逸出鈉表面時的光電子逸出鈉表面時的動能；動能；（3）若光子的能量為若光子的能量為2.40eV，其波長為多少？，其波長為多少？解解 （1）2.76eVJ1042. 419hchEccEhp/eV76. 2smkg1047. 1127（2）eV48. 0eV)28. 276. 2(kWEE（3）nm518m

7、1018. 57Ehc 例例2：用單色光照某金屬產生光電效應，（用單色光照某金屬產生光電效應，（1）光波波長從）光波波長從1 減小到減小到2，遏止電壓改變多少？遏止電壓改變多少？解：解：由由得得W)hc(Ue0)11)(120ehcUWm21hv2V20mV21Ue* 用頻率為用頻率為 單色光照某金屬逸出電子的最大動能為單色光照某金屬逸出電子的最大動能為E Ek k ，光波，光波頻率改為頻率改為 2 的單色光照該金屬，則逸出電子最大動能為：的單色光照該金屬，則逸出電子最大動能為： .kEhv*用頻率為用頻率為 單色光先后照射某金屬均產生光電效應，已知單色光先后照射某金屬均產生光電效應，已知金屬

8、的金屬的截止頻率截止頻率為為 . .測得測得先后照射的遏止為先后照射的遏止為 ，則這兩光的頻率為：則這兩光的頻率為： .2. 1001022UU2)2(20101022hhUehUeh012解（解（1）)cos1 (C)90cos1 (CeV295)1 (000202khchchccmmcE 例例3 波長波長 的的X射線與靜止的自由電子作彈性射線與靜止的自由電子作彈性碰撞碰撞, 在與入射角成在與入射角成 角的方向上觀察角的方向上觀察, 問問m101.00-10090（1）散射波長改變量散射波長改變量 為多少？為多少？（2）反沖電子得到多少動能？反沖電子得到多少動能？（3）在碰撞中，光子的能量損

9、失了多少？在碰撞中，光子的能量損失了多少？m1043. 212（2） 反沖電子的動能反沖電子的動能 （3） 光子損失的能量光子損失的能量 = 反沖電子的動能反沖電子的動能* 若若散射波長改變為散射波長改變為1.20 ，散射光子能量散射光子能量 / 反沖電子動能反沖電子動能 =？ (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5512 . 112 . 1/2 . 1)/(2 . 1/0002020khchchccmmchcEhc* 光子能量為光子能量為0.5MeV的的X射線，入射到某金屬上發生射線，入射到某金屬上發生康普頓康普頓散射，散射，若若反沖電子得到動能為反沖電子得到動能為0.1MeV，則散

10、射光波長改變量則散射光波長改變量與入射光波長的比與入射光波長的比 為：為：)/(0 (A) 0.20 (B) 0.25 (C) 0.30 (D) 0.35)(/)(/)/(/0200200mmchcmmchchchc* 若中子的德布羅意波長為若中子的德布羅意波長為0.20 nm，則則中子的動能中子的動能為：為： .（ ）sJ1063. 634h22027234222kmkg104101.672S)J1063. 6(22-mhmpEJ1029.321 例例4 實驗發現基態氫原子可吸收能量實驗發現基態氫原子可吸收能量12.75eV的光子的光子. (1) 氫原子吸收光子后被激發到哪個能級氫原子吸收光

11、子后被激發到哪個能級? (2) 能發出幾條譜線？屬于哪個線系？能發出幾條譜線？屬于哪個線系？ 解解: (1) 由由: h = En E1 .又由又由 : En= E1 / n n =13.6 / (13.6-12.75 ) =16 n = 4 (2) 可以發出可以發出6條條譜線譜線! 如圖示如圖示.eV/E1n基態基態6 .132n3n4n激發態激發態4 . 351. 185. 03條譜線在拉曼系條譜線在拉曼系. (紫外線紫外線)2條譜線在巴爾末系條譜線在巴爾末系.(可見光可見光)1條譜線在帕邢系條譜線在帕邢系. (紅外線紅外線) 例例5 能級在能級在 n = 2 氫原子，可吸收下列哪一能量的光子氫原子，可吸收下列哪一能量的光子. (A)1.51eV (B) 1.89eV (C) 2.16eV (D) 2.40eVEn= E1/ n E2 = -3.4 eV E3 = -1.51 eV E4 = -0.85 eVh = E3 E2 = -1.51 (-3.4 )=1.89 eV重要參數及換算：重要參數及換算：sJ1063. 634h1 1、普朗克常量普朗克