原子物理(00002)市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第二第二 章章 原子能级与辐射原子能级与辐射Atomic Physics 原子物理学原子物理学结束第1页结束第一节第一节 背景知识背景知识第二章：原子能给予辐射：玻尔理论第二章：原子能给予辐射：玻尔理论目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第2页结束背景知识背景知识第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第3页结束背景知识背景知识第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第4页结束背景知识背景知识目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第5页结束背景知识背景知识目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应经典轨道模型经典轨道模型玻尔理论玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第6页结束背景知识背景知识目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应玻尔理论依据：玻尔理论依据：1、原子光谱及其规律认识、原子光谱及其规律认识2、解释黑体辐射与光电效应现象中对于辐射与光能离散、解释黑体辐射与光电效应现象中对于辐射与光能离散量子化假设依赖量子化假设依赖第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第7页结束第一节：原子光谱第一节：原子光谱 光谱光谱 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第8页第一节：原子光谱第一节：原子光谱光谱分类：不一样光源有不一样光谱，发出机光谱分类：不一样光源有不一样光谱，发出机制也不尽相同，依据波长改变情况，大致可分制也不尽相同，依据波长改变情况，大致可分为为三类三类：连续谱、带光谱、线光谱连续谱、带光谱、线光谱结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第9页第一节：原子光谱第一节：原子光谱连续谱连续谱：结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论固体高温辐射。固体高温辐射。第10页第一节：原子光谱第一节：原子光谱带光谱带光谱：波长在各区域内连续改变，此为分：波长在各区域内连续改变，此为分子光谱；子光谱；结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第11页第一节：原子光谱第一节：原子光谱线光谱线光谱：波长不连续改变，此种为原子光谱；：波长不连续改变，此种为原子光谱；结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第12页第一节：原子光谱第一节：原子光谱结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应氢原子光谱氢原子光谱1885年年 巴耳末巴耳末发觉发觉从一些星体观察到从一些星体观察到14条氢光条氢光谱谱波长关系波长关系第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论巴耳末公式巴耳末公式第13页第一节：原子光谱第一节：原子光谱结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应氢原子光谱氢原子光谱用波长倒数表示，用波长倒数表示，巴耳末公式能够写为：巴耳末公式能够写为：第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第14页第一节：原子光谱第一节：原子光谱结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应氢原子光谱氢原子光谱今后，分别在紫外、红外发觉有规律谱线，可用类似公式今后，分别在紫外、红外发觉有规律谱线，可用类似公式表示谱线间关系表示谱线间关系第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第15页第一节：原子光谱第一节：原子光谱结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第16页结束目录nextback第一节：原子光谱第一节：原子光谱 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应氢原子光谱规律：氢原子光谱规律：第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论光谱项光谱项第17页第二节：经典轨道理论困难第二节：经典轨道理论困难19原子核式结构证实后，人们了解到半径大约 10-10米原子中有半径约10-15米带正电核。但原子是电中性，从而推断原子核之外还有带负电结构。人们很自然想到这种负电结构是：带负电电子绕原子核运动，电子活动区域半径应该是10-10米。结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第18页第二节：经典轨道理论困难第二节：经典轨道理论困难考虑简单园周运动考虑简单园周运动结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第19页第二节：经典轨道理论困难第二节：经典轨道理论困难原子系统能量：核与电子相互作用势能原子系统能量：核与电子相互作用势能+电子电子动能动能结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第20页第二节：经典轨道理论困难第二节：经典轨道理论困难1、轨道运动辐射造成原子收缩与现实原子稳、轨道运动辐射造成原子收缩与现实原子稳定矛盾定矛盾结束目录nextback 光光 谱谱 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应2、轨道运动辐射谱连续与离散线状谱现实矛、轨道运动辐射谱连续与离散线状谱现实矛盾盾第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第21页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型 1 1、来自黑体辐射与光电效应量子论、来自黑体辐射与光电效应量子论结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第22页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型 2 2、从光量子论来看氢光谱规律背后机制、从光量子论来看氢光谱规律背后机制结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第23页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型假如是这么话，考虑：假如是这么话，考虑：结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动轨道半经只能取某一值轨道半经只能取某一值r r0 0n2倍。即倍。即r0，4r0，9r0，16r0，.而而 第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第24页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型 2 2、能量以、能量以 及轨道离散背后简单规律及轨道离散背后简单规律结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论角动量量子化角动量量子化第25页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型 玻尔理论：玻尔理论：结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论 1.1.定态假设定态假设：电子绕核作圆周运动时，只在一些特电子绕核作圆周运动时，只在一些特定轨道上运动，在这些轨道上运动时，即使有加速度定轨道上运动，在这些轨道上运动时，即使有加速度,但不但不向外辐射能量，每一个轨道对应一个定态，而每一个定态都向外辐射能量，每一个轨道对应一个定态，而每一个定态都与一定能量相对应。与一定能量相对应。2.2.频率定则频率定则：电子并不永远处于一个轨道上，当它电子并不永远处于一个轨道上，当它吸收或放出能量时，会在不一样轨道间发生跃迁，跃迁前后吸收或放出能量时，会在不一样轨道间发生跃迁，跃迁前后能量差满足频率法则：能量差满足频率法则：3.3.量子化规则量子化规则：电子处于不一样定态时角动量取电子处于不一样定态时角动量取值是量子化，恪守简单规律：值是量子化，恪守简单规律：第26页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型怎样从理论上检验上述氢光谱规律背后机制怎样从理论上检验上述氢光谱规律背后机制猜测？猜测？结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动 玻尔从量子假设出发玻尔从量子假设出发，建立了氢原子理论，建立了氢原子理论，从理论准确地导出巴尔末公式，从纯理论角从理论准确地导出巴尔末公式，从纯理论角度求出里德伯常数度求出里德伯常数 ，并与试验值吻合得很好。，并与试验值吻合得很好。另外，另外，玻尔理论对类氢离子光谱也能给出很好玻尔理论对类氢离子光谱也能给出很好解释。解释。第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第27页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动代入量子化条件代入量子化条件第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论氢原子电子轨道氢原子电子轨道第28页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论玻尔半径玻尔半径氢原子电子轨道氢原子电子轨道第29页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论氢原子状态能量氢原子状态能量第30页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型从理论上导出光谱公式和里德伯常数：从理论上导出光谱公式和里德伯常数：结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第31页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型从理论上导出里德伯常数：从理论上导出里德伯常数：结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第32页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型氢原子氢原子轨道半径与谱系轨道半径与谱系结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动赖曼系赖曼系n=1n=2n=3n=4n=5r04r09r016r025r0布喇开系布喇开系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第33页第三节：玻尔模型第三节：玻尔模型结束目录nextback氢光谱解氢光谱解释释玻尔假设玻尔假设电子运动电子运动第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第34页第四节：类氢离子光谱第四节：类氢离子光谱结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论毕克林系毕克林系起初认为是星体上一个特殊氢，后在试验室中加氦后起初认为是星体上一个特殊氢，后在试验室中加氦后氢光谱中观察到，得以确认是氦离子光谱。氢光谱中观察到，得以确认是氦离子光谱。氢光谱氢光谱类氢光谱类氢光谱第35页第四节：类氢离子光谱第四节：类氢离子光谱结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论假如套用玻尔理论，只需要将氢原子理论中假如套用玻尔理论，只需要将氢原子理论中Z改为改为2，就可得到氦离子光谱理论公式就可得到氦离子光谱理论公式上式中上式中n1取取4，n2取取5、6、7、.就与毕克林系规律相同就与毕克林系规律相同第36页第四节：类氢离子光谱第四节：类氢离子光谱结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论尽管上述结果与观察结果非常一致，但还有一个显著差尽管上述结果与观察结果非常一致，但还有一个显著差异：类氢离子光谱与氢光谱并不完全重合。异：类氢离子光谱与氢光谱并不完全重合。这一差异以后被认为是里德伯常数改变引发。这一差异以后被认为是里德伯常数改变引发。考虑原子核运动，推导出修正后里德伯常数核质量相关。考虑原子核运动，推导出修正后里德伯常数核质量相关。修正后里德伯常数与观察结果非常一致修正后里德伯常数与观察结果非常一致第37页第四节：类氢离子光谱第四节：类氢离子光谱结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论里德伯常数受核质量影响理论曾被用来证实氢同位素里德伯常数受核质量影响理论曾被用来证实氢同位素-氘氘-存在。存在。起初有些人从原子质量测定预计有原子量为起初有些人从原子质量测定预计有原子量为2氢存在，氢存在，但如存在，含量应很低，一时难以确认。但如存在，含量应很低，一时难以确认。1932年年 尤雷（尤雷（H C Urey），观察到类氢光谱，经过质），观察到类氢光谱，经过质量修正，能很好得到解释。从而确认氘量修正，能很好得到解释。从而确认氘-存在。存在。第38页第四节：类氢离子光谱第四节：类氢离子光谱结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论玻尔理论非常成功地解释了氢、类氢离子光谱规律，一玻尔理论非常成功地解释了氢、类氢离子光谱规律，一度被人们广泛接收。度被人们广泛接收。在玻尔理论中有两条基本、不一样于经典理论观点：在玻尔理论中有两条基本、不一样于经典理论观点：1、定态与量子化理论、定态与量子化理论2、频率定则、频率定则第39页第五节：夫兰克第五节：夫兰克-赫兹试验赫兹试验结束目录nextback 怎样证实原子状态能量离散性？怎样证实原子状态能量离散性？第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论HgKIpPGVGKVPGVK第40页第五节：夫兰克第五节：夫兰克-赫兹试验赫兹试验结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第41页第五节：夫兰克第五节：夫兰克-赫兹试验赫兹试验结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论夫兰克夫兰克-赫兹试验观察到赫兹试验观察到 V=4.9v，假如玻，假如玻尔理理论正确，汞原子正确，汞原子应有有对应能量差能量差对应频率光率光存在。存在。埃：angstrom 随即试验观察到汞原子光谱中该波长光存在，夫兰克夫兰克-赫兹赫兹1924年因该研究获诺贝尔物理学诺贝尔物理学奖奖第42页第五节：夫兰克第五节：夫兰克-赫兹试验赫兹试验结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论夫兰克夫兰克-赫兹试验改进，测高激发电位和电离电势赫兹试验改进，测高激发电位和电离电势将加速电极从遥远地方移近到灯丝前，在碰撞之前，将加速电极从遥远地方移近到灯丝前，在碰撞之前，将电子能量加到第一激发态之上来。将电子能量加到第一激发态之上来。第43页第五节：夫兰克第五节：夫兰克-赫兹试验赫兹试验结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论夫兰克夫兰克-赫兹试验科学思想：赫兹试验科学思想：变单个微小量测量为宏观统计量测量变单个微小量测量为宏观统计量测量第44页第五节：夫兰克第五节：夫兰克-赫兹试验赫兹试验结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论原子状态能量量子化当代检验原子状态能量量子化当代检验朱棣文：朱棣文：1997年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖第45页第六节：量子化通则第六节：量子化通则结束目录nextback第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论玻尔量子化法则：玻尔量子化法则：写成写成动量动量 乘以乘以周长周长：写成写成角动量角动量 乘以乘以园周角园周角：量子化通则：量子化通则：P广义动量，广义动量，q广义坐标广义坐标第46页第七节：玻尔理论扩充第七节：玻尔理论扩充结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论19，索末菲对玻尔圆轨道模型扩充，提出了椭圆轨道模型，把电子绕核运动由单一自由度运动推广为二自由度运动。第47页第七节：玻尔理论扩充第七节：玻尔理论扩充结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论轨道长、短半轴轨道长、短半轴第48页第七节：玻尔理论扩充第七节：玻尔理论扩充结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论原子能量原子能量表明同一能量，有不一样轨道。或不一样表明同一能量，有不一样轨道。或不一样轨道有相同能量。轨道有相同能量。而同一能量，有不一样轨道，或不一样轨而同一能量，有不一样轨道，或不一样轨道有相同能量称为状态能量道有相同能量称为状态能量简并简并。第49页索末菲上述理论因为并没有预测不一样光谱，极难经索末菲上述理论因为并没有预测不一样光谱，极难经过试验证实，应该没有太大意义。不过，以后，他又过试验证实，应该没有太大意义。不过，以后，他又在此基础上考虑相对论效应，结果出乎意料。在此基础上考虑相对论效应，结果出乎意料。考虑相对论效应后，一个角动量守恒运动在质量随运动考虑相对论效应后，一个角动量守恒运动在质量随运动速度改变时不再沿一个椭圆轨道远动。同一主量子数下速度改变时不再沿一个椭圆轨道远动。同一主量子数下不一样轨道能量并不完全相同，而是有微小差异，这称不一样轨道能量并不完全相同，而是有微小差异，这称为能级分裂。经过能量，得光谱项：为能级分裂。经过能量，得光谱项：结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论这一结果意味着，在过去认为是一条谱线地方可能有频这一结果意味着，在过去认为是一条谱线地方可能有频率靠近几条不一样谱线存在。率靠近几条不一样谱线存在。更为准确观察证实确实如此。更为准确观察证实确实如此。不过更新研究证实，上述理论纯系巧合。不过更新研究证实，上述理论纯系巧合。第七节：玻尔理论扩充第七节：玻尔理论扩充第50页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论在外场中电子轨道：在外场中电子轨道：第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化轨道取向轨道取向外场方向外场方向第51页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化球坐标中质球坐标中质点位置坐标：点位置坐标：第52页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论在外场中电子轨道：在外场中电子轨道：第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化电子轨道运动恪守电子轨道运动恪守三个量子化条件三个量子化条件第53页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论在外场中电子轨道：在外场中电子轨道：第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化电子轨道运动恪守电子轨道运动恪守三个量子化条件三个量子化条件第54页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论在外场中电子轨道：在外场中电子轨道：第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化电子轨道运动恪守电子轨道运动恪守三个量子化条件三个量子化条件第55页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论在外场中电子轨道：在外场中电子轨道：第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化轨道取向轨道取向第56页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论在外场中电子轨道：在外场中电子轨道：第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化轨道取向轨道取向第57页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论原子磁矩原子磁矩第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化第58页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论史特恩史特恩-盖拉核试验盖拉核试验第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化第59页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论史特恩-盖拉核试验结果(19 银原子)：第八节：史特恩第八节：史特恩-盖拉赫试验与盖拉赫试验与原子空间取向量子化原子空间取向量子化与理论预期有差异与理论预期有差异第60页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论一、原子在各能态分布一、原子在各能态分布第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理在一个稳定平衡系统，在一个稳定平衡系统，原子在各能态分布原子在各能态分布有能量简并状态：有能量简并状态：第61页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论二、原子自发辐射二、原子自发辐射第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理在某一态自发辐射原子数与该态原子总数成在某一态自发辐射原子数与该态原子总数成正比，与时间成正比。正比，与时间成正比。处于激发态原子数处于激发态原子数随时间改变随时间改变第62页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论二、原子自发辐射二、原子自发辐射第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理处于激发态原子数处于激发态原子数随时间改变随时间改变处于激发态原子寿命处于激发态原子寿命第63页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论三、原子受激发射与吸收三、原子受激发射与吸收第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理第64页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论三、原子受激发射与吸收三、原子受激发射与吸收第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理从高能级向低能级跃迁：从高能级向低能级跃迁：上述观点由爱因斯坦首先提出，其有效性在于用上述公式上述观点由爱因斯坦首先提出，其有效性在于用上述公式成功推导出黑体辐射公式。成功推导出黑体辐射公式。第65页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论四、激光原理四、激光原理第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理正常情况下一个系统中处于低能级正常情况下一个系统中处于低能级E E1 1原子数比处于原子数比处于高能级高能级E E2 2原子数多，当用原子数多，当用不过，当不过，当处于高能级处于高能级E2原子数比处于低能级原子数比处于低能级E1原子数多时，光激原子数多时，光激发结果是有更多光辐射，这就是所谓激光。发结果是有更多光辐射，这就是所谓激光。光激发时，激发吸收概率大于诱发辐射概率光激发时，激发吸收概率大于诱发辐射概率处于高能级处于高能级E2原子数比处于低能级原子数比处于低能级E1原子数原子数 多称为粒子数反转多称为粒子数反转第66页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论四、激光原理四、激光原理第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理实现粒子数反转是产生激光关键实现粒子数反转是产生激光关键方法之一是：方法之一是：第67页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论四、激光原理四、激光原理第九节第九节 原子激发与辐射原子激发与辐射 激光原理激光原理实现粒子数反转是产生激光关键实现粒子数反转是产生激光关键第68页结束目录nextback玻尔玻尔索索末非模型末非模型碱金属光碱金属光谱谱第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论一、对应原理一、对应原理第十节第十节 对应原理对应原理 玻尔理论地位玻尔理论地位二、玻尔理论地位二、玻尔理论地位第69页结束目录第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第二章：原子能级与辐射：玻尔理论第70页