大学物理-波粒二象性(1)黑体辐射和光电效应及康普顿散射.ppt

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1、第26章波粒二象性§26.1量子概念的诞生§26.2光的粒子性的提出§26.3康普顿散射§26.5概率波与概率幅§26.4粒子的波动性§26.6不确定关系1、X射线的发现(1895年)§.引言临近世纪末，上帝突然变得躁动不安，他扔下一大把谜语，然后默默不言。陶醉在经典物理学无往不胜的压倒性战绩里的人们隐隐觉得什么地方出了问题，自然界还是有很多神秘现象没能解释。一、三大发现揭开研究微观世界的序幕(WilhelmKonradRÖntgen，1845—1923)伦琴,1845年3月27日生于德国莱茵省的雷内普(Lennep)，是纺织商人的独生子，童年时代大部分是在母亲的故乡荷兰渡过。186

2、8年伦琴毕业于瑞士苏黎世联邦工程学院，成为一名机械工程师。1869年，获哲学博士学位。受老师昆特教授的影响，转而从事物理学的研究，并随昆特到维尔茨堡大学做昆特的助手。1872年伦琴到斯特拉斯堡大学任副教授。1875年成为霍恩海堡农业专科学校的教授。1879年—1888年主持吉森大学物理学讲座。1889年—1893年任耶拿大学和乌德勒兹两大学的教授。1894年—1900年年任维尔茨堡大学校长和慕尼黑物理研究所所长。他是柏林和慕尼黑科学院的通讯院士。§24.6X射线衍射布喇格公式1.X射线AK高压1895年德国的伦琴发现X射线。原子内壳层电子跃迁产生的一种辐射和高速电子在靶上骤然减速时伴

3、随的辐射，称为X射线。其特点是：#在电磁场中不发生偏转；#穿透力强；#波长较短的电磁波；范围在0.01nm~10nm之间；#具有化学、生物反应作用。2.X射线晶体衍射天然晶体可以看作是光栅常数很小的空间三维衍射光栅。1912年劳厄的实验装置，如图：BCP铅版天然晶体乳胶板在乳胶板上形成对称分布的若干衍射斑点，称为劳厄斑。1913年英国物理学家布喇格父子提出一种简化了的研究X射线衍射的方法，与劳厄理论结果一致。3.布喇格公式同一晶面上相邻原子散射的光波的光程差为AD-BC=0，它们相干加强。若要在该方向上不同晶面上原子散射光相干加强，则必须满足：CDMNPAB123d即当时各层面

4、上的反射光相干加强，形成亮点，称为k级干涉主极大。该式称为布喇格公式。因为晶体有很多组平行晶面，晶面间的距离d各不相同，所以劳厄斑是由空间分布的亮斑组成。X射线的应用不仅开创了研究晶体结构的新领域，而且用它可以作光谱分析，在科学研究和工程技术上有着广泛的应用。在医学和分子生物学领域也不断有新的突破。1953年英国的威尔金斯、沃森和克里克利用X射线的结构分析得到了遗传基因脱氧核糖核酸（DNA)的双螺旋结构，荣获了1962年度诺贝尔生物和医学奖。4.应用2002度诺贝尔物理学奖--X射线天文学。2009年10月7日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布，将2009年度诺贝尔化学奖授予美国科学

5、家文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和以色列女科学家阿达·约纳特，他们分别采用X射线晶体学方法，绘制出核糖体的三维模型，不仅让我们知晓了核糖体的“外貌”，而且在原子层面揭示了核糖体功能的机理。诺贝尔奖评审委员会认为，这项研究可以很快在实际中得到应用。今天的抗生素药品治疗很多疾病，主要是通过阻止核糖体细菌发挥作用，没有发挥作用的核糖体，细菌就不能生存。科学家使用了13种波长（从紫外线到红外线之间的）的光照射《蒙娜·丽莎》，并用摄像机扫描画面。拨开几世纪前的颜料和其他改变，得出了结果：达·芬奇实际上给蒙娜·丽莎画了眉毛。美国用新的X光技术揭开诸多名画隐藏的秘密2、放射性的发现(18

6、96年)安东尼·亨利·贝克勒尔（AntoineHenriBecquerel，1852—1908）于1852年生于法国。1872年就读巴黎理工大学，后在公路桥梁学校毕业，获工程师职位。1878年在巴黎自然博物馆任物理学教授，1895年任理工大学教授。1903年诺贝尔物理学奖一半授予法国物理学家亨利·贝克勒尔，以表彰他发现了自发放射性；另一半授予法国物理学家皮埃尔·居里（PierreCurie，1859—1906）和玛丽·斯可罗夫斯卡·居里（MarieSklodowska，1867—1934）.3、电子的发现（1897年）J•J•汤姆孙(JospehJohnThomson,1856～19

7、40)1856年出生于英格兰的曼彻斯特附近的苏格兰人家庭.1870年进入曼彻斯特的一所专科学校，本打算学工科，但却对物理学逐渐发生了兴趣。1876年，他靠奖学金入剑桥大学读书，此后便在那里度过了他的一生.领导卡文迪许实验室达三十余年之久.“布丁蛋糕”原子模型.1900年4月27日，开尔文(WilliamThomson）在英国皇家学会以《19世纪热和光的动力理论上空的乌云》为题作长篇演讲。“以太之迷”“紫外灾难”物理学晴空中的两朵乌云.二.十九世纪物理学的成