1、盧瑟福: (1871-1937)生于新西蘭一個(gè)偏遠(yuǎn)的小城鎮(zhèn),有兄弟姐妹12人,但身體很好,18歲獲獎(jiǎng)學(xué)金上大學(xué)。后又獲得英國(guó)劍橋大學(xué)留學(xué)的資格。
J·J·湯姆遜:“在獨(dú)創(chuàng)的科學(xué)研究中,我從未見過有比盧瑟福先生更加熱情和干練有為的學(xué)生!
后從事教學(xué)與科研,1907年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
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2、J·J·湯姆遜西瓜模型:正電荷像西瓜瓤,負(fù)電荷像西瓜子分布其上。
演示J·J·湯姆遜的西瓜模型
電子的發(fā)現(xiàn),引起了人們對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的興趣,但都莫衷一是。
1、長(zhǎng)崗的土星模型:1904年,提出土星衛(wèi)環(huán)模型。
可見,若僅僅認(rèn)為光只具有波動(dòng)性,就無法解釋光電效應(yīng),同樣若只承認(rèn)光的粒子性,就無法解釋它的干涉、衍射現(xiàn)象,二者都不能對(duì)光以全面科學(xué)的解釋。光的波粒二象性是波動(dòng)性與粒子性的矛盾對(duì)立統(tǒng)一。
第三節(jié) 盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)
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比如按經(jīng)典電磁理論,波傳遞的能量正比于振幅的平方,與入射光頻率無關(guān),但實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證卻恰恰相反。
三、愛因斯坦的光量子
普朗克在熱輻射理論中所提出的能量子理論,啟發(fā)了愛因斯坦。
愛因斯坦認(rèn)為能量不僅以ε=hν形式發(fā)射,也以同樣的方式一份份被吸收,光是由具有粒子性的光子所組成。
他說:“光量子鉆進(jìn)物體的表面層,把它的全部能量給予了單個(gè)電子”。
提出了著名的光電效應(yīng)方程:
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愛因斯坦的光量子理論,一語中的,圓滿地解釋了光電子效應(yīng),使量子概念進(jìn)一步深入人心,并因此獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。
金屬受到光照射后釋放出電子的效應(yīng)。
1887年,由赫茲首先發(fā)現(xiàn)。
演示光電效應(yīng)
3.普朗克的能量子假設(shè)
普朗克寫道:“即使這個(gè)新的輻射公式證明是絕對(duì)精確的,但若僅僅是一個(gè)僥幸揣測(cè)出來的公式,它的價(jià)值也只能是有限的!逼绽士瞬⒉粷M足于自己的一得之功。
他大膽地將熱力學(xué)的熵與能量的分配相聯(lián)系,獨(dú)創(chuàng)了能量子理論。
只要自然科學(xué)在思維著,它的發(fā)展形式就是假說。--恩格斯
1900年12月14日,普朗克提出了一個(gè)假設(shè),即能量可以劃分成n個(gè)相等的小份,每個(gè)小份叫能量子,每個(gè)能量子又與頻率成正比,比例系數(shù)為h。
這一天,被稱為量子力學(xué)的生日。
h--普朗克常數(shù),就好象普羅米休斯從天上引來的一;鸱N,使人們從傳統(tǒng)思想的束縛下獲得了解放!黑體輻射,光電效應(yīng),原子光譜,康普頓效應(yīng)等都是普朗克假說的發(fā)展結(jié)果,是經(jīng)典物理所不能解釋的。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)將人類的觀念--不僅是有關(guān)經(jīng)典科學(xué)的觀念,而且是有關(guān)通常思維方式的觀念的基礎(chǔ)砸得粉碎! --玻爾
普朗克于1918年獲諾貝爾獎(jiǎng)。
第二節(jié) 愛因斯坦的光量子理論
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2.普朗克的內(nèi)插公式
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當(dāng)ν→0,即在長(zhǎng)波范圍,普朗克定律變?yōu)槿鹄?-金斯公式。
當(dāng)ν→∞,即在短波范圍,又與維恩定律一致。
將維恩公式和瑞利公式綜合在一起,理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得較好。
1.普朗克 (1858-1947) :誕生在德國(guó),中學(xué)畢業(yè)后,躊躇于物理和音樂之間,老師勸他不要選物理,但普朗克選擇了物理,于1879年獲得博士學(xué)位。
個(gè)人生活不幸,第一個(gè)兒子死于一戰(zhàn),二兒因要謀刺希特勒而犧牲。一次空襲中,家被炸毀。
3.瑞利--金斯定律
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在長(zhǎng)波區(qū)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合,而在短波區(qū)不符。而且當(dāng)波長(zhǎng)接近紫外時(shí),計(jì)算出的能量為無限大!
但瑞利--金斯等人得出的共識(shí),是根據(jù)經(jīng)典物理的理論嚴(yán)密推導(dǎo)的,瑞利和金斯也是物理學(xué)界公認(rèn)的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜,理論值與實(shí)驗(yàn)值在短波區(qū)的北轍南轅,使人們不得不稱之為“紫外災(zāi)難”。
紫外災(zāi)難也就是經(jīng)典物理的災(zāi)難。
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