原子结构和波粒二象性

一、普朗克黑体辐射理论

• 黑体辐射：紫外灾难
• 能量子假设：$\epsilon =h\nu$（$h=6.626\times 10^{-34}\text{Jcdotps}$，普朗克常量）
• 开辟量子力学

二、光电效应

• 现象：光照射金属表面打出电子
• 规律：
  1. 频率必须超过极限频率 ${\nu }_0$ 才会出光电子
  2. 光照与光电子几乎同时发生（$<10^{-9}\text{s}$）
  3. 最大初动能只与频率有关，与光强无关： $h\nu =W_0+\frac{1}{2}{m}_e{v}_m^2$ $W_0=h{\nu }_0$ 逸出功
• 光的粒子性：光子 $E=h\nu$，动量 $p=\frac{h}{\lambda }$

三、原子的核式结构模型

• 汤姆孙发现电子→“葡萄干蛋糕”模型
• 卢瑟福 $\alpha$ 粒子散射实验：绝大多数直穿、少数大偏折→核式结构：原子几乎全部质量和正电荷集中在极小的原子核

四、氢原子光谱和玻尔的原子模型

• 氢原子光谱：线状谱、巴尔末系等
• 玻尔理论：
  1. 定态假设：$E_n$ 能量不连续
  2. 跃迁假设：$h\nu =E_m-E_n$（$m>n$ 为辐射光子）
  3. 轨道量子化：$mvr=n\frac{h}{2\pi }$
• 能级：$E_n=\frac{E_1}{n^2}$，$E_1=-13.6\text{eV}$
• 基态 $n=1$，激发态 $n\ge 2$

五、粒子的波动性和量子力学的建立

• 德布罗意波：实物粒子有波粒二象性 $\lambda =\frac{h}{p}$
• 电子衍射实验证实粒子的波动性
• 量子力学：描述微观粒子运动的基础理论

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