1、卢瑟福: (1871-1937)生于新西兰一个偏远的小城镇,有兄弟姐妹12人,但身体很好,18岁获奖学金上大学。后又获得英国剑桥大学留学的资格。
J·J·汤姆逊:“在独创的科学研究中,我从未见过有比卢瑟福先生更加热情和干练有为的学生。”
后从事教学与科研,1907年获诺贝尔化学奖。
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2、J·J·汤姆逊西瓜模型:正电荷像西瓜瓤,负电荷像西瓜子分布其上。
演示J·J·汤姆逊的西瓜模型
电子的发现,引起了人们对原子内部结构的兴趣,但都莫衷一是。
1、长岗的土星模型:1904年,提出土星卫环模型。
可见,若仅仅认为光只具有波动性,就无法解释光电效应,同样若只承认光的粒子性,就无法解释它的干涉、衍射现象,二者都不能对光以全面科学的解释。光的波粒二象性是波动性与粒子性的矛盾对立统一。
第三节 卢瑟福的原子核式结构
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比如按经典电磁理论,波传递的能量正比于振幅的平方,与入射光频率无关,但实验验证却恰恰相反。
三、爱因斯坦的光量子
普朗克在热辐射理论中所提出的能量子理论,启发了爱因斯坦。
爱因斯坦认为能量不仅以ε=hν形式发射,也以同样的方式一份份被吸收,光是由具有粒子性的光子所组成。
他说:“光量子钻进物体的表面层,把它的全部能量给予了单个电子”。
提出了著名的光电效应方程:
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爱因斯坦的光量子理论,一语中的,圆满地解释了光电子效应,使量子概念进一步深入人心,并因此获得诺贝尔物理奖。
金属受到光照射后释放出电子的效应。
1887年,由赫兹首先发现。
演示光电效应
3.普朗克的能量子假设
普朗克写道:“即使这个新的辐射公式证明是绝对精确的,但若仅仅是一个侥幸揣测出来的公式,它的价值也只能是有限的。”普朗克并不满足于自己的一得之功。
他大胆地将热力学的熵与能量的分配相联系,独创了能量子理论。
只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说。--恩格斯
1900年12月14日,普朗克提出了一个假设,即能量可以划分成n个相等的小份,每个小份叫能量子,每个能量子又与频率成正比,比例系数为h。
这一天,被称为量子力学的生日。
h--普朗克常数,就好象普罗米休斯从天上引来的一粒火种,使人们从传统思想的束缚下获得了解放!黑体辐射,光电效应,原子光谱,康普顿效应等都是普朗克假说的发展结果,是经典物理所不能解释的。
这个发现将人类的观念--不仅是有关经典科学的观念,而且是有关通常思维方式的观念的基础砸得粉碎。 --玻尔
普朗克于1918年获诺贝尔奖。
第二节 爱因斯坦的光量子理论
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2.普朗克的内插公式
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当ν→0,即在长波范围,普朗克定律变为瑞利--金斯公式。
当ν→∞,即在短波范围,又与维恩定律一致。
将维恩公式和瑞利公式综合在一起,理论值与实验结果符合得较好。
1.普朗克 (1858-1947) :诞生在德国,中学毕业后,踌躇于物理和音乐之间,老师劝他不要选物理,但普朗克选择了物理,于1879年获得博士学位。
个人生活不幸,第一个儿子死于一战,二儿因要谋刺希特勒而牺牲。一次空袭中,家被炸毁。
3.瑞利--金斯定律
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在长波区和实验结果符合,而在短波区不符。而且当波长接近紫外时,计算出的能量为无限大!
但瑞利--金斯等人得出的共识,是根据经典物理的理论严密推导的,瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人,理论值与实验值在短波区的北辙南辕,使人们不得不称之为“紫外灾难”。
紫外灾难也就是经典物理的灾难。
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