论文的结构和主要内容
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19世纪经典物理学遇到的困难 证实光量子的存在 证实原子中量子态的存在 证实物质波的实验 总结
19世纪经典物理学遇到的困难
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对黑体辐射的探索 光电效应的发现 原子的稳定性 原子的光谱 固体与分子的比热问题
经典物理的困难 理论解释黑体辐射 维恩公式(1896) ： M (T ) a 3e b / T
证实物质波的实验
• 戴维孙—革末实验 • 电子双缝干涉实验
光的波粒二象性
波长大或障碍物小→波动性突出 波长小或障碍物大→粒子性突出 光作为电磁波弥散在空间 连续 Байду номын сангаас作为粒子定域在在空间 分立
总结
• 本文以量子力学的建立过程为线索，系统分析 和综述了证实光量子存在的实验、证实原子中量 子态存在的实验和证实物质波动性的实验。这三 类实验的介绍均从实验内容，实验现象，实验的 理论推导及实验在量子力学建立过程中的重要意 义这四个方面进行阐述。通过该论文的写作，我 对量子力学史和整个量子力学体系有了更清晰的 认识，深刻的体会到物理实验对物理理论发展的 推动作用和检验作用，同时物理学家在实验现象 的观察和解释过程中体现的创新精神和探索精神 对我也有很大鼓舞。
经典物理的困难
光电效应
1887年赫兹发现紫外线照射金属表面时有电子溢出。
光电效应的实验规律：
1. 饱和光电流正比于 照射光强。 2. 截止电压 Uc 与照射光光强无关，与其频率有 关。 3. 0 光强极弱时也会产生光电流
0 光强再强也不会发生光电效应。
4. 光电效应的驰豫时间 t 10-9 s
2h c
2

e
3
h kT
1
普朗克常量：h 6.62606876 1034 J s 半经验公式，由维恩公式和瑞利－金斯公式内插得到在
全波段与实验曲线惊人地符合！
普朗克黑体辐射公式的物理意义
空腔内的辐射由各种频率的能量子组成 物体发射或吸收电磁辐射时，交换能量 的最小单位是“能 量 子” = h
光量子论对光电效应的解释 一个光子将全部能量交给一个电子，电子克服 金属对它的束缚，从金属中逸出。
光电效应 方程
1 2
m v 2 h A m
A：逸出功
光量子假设解释了光电效应的全部实验规律！ 1916年密立根测 Plank 常数。
康普顿效应
192223，康普顿，X射线在石墨上的散射发现有波长改 变的部分。
理论假设:气体分子辐射频率只与其速率有关 高频段与实验符合很好，低频段明显偏 离实验曲线。
瑞利—金斯公式 (1900.6)：M (T )
2 c
2
2
kT
低频段与实验符合很好，高频段明显偏离 实验曲线。当频率很大时会有紫外发散。
普朗克黑体辐射公式 (1900.10)
M (T )
量子力学的实验基础
课题研究的意义
• 量子力学的建立是20世纪物理学的最重要的成 就之一，她是建立在坚实的实验基础之上的。量 子力学对当今的物理学和现代工程技术产生了重 要影响，它和相对论一起成为近代物理学的两大 支柱。原子物理学，原子核物理学和固体物理学 所涉及的微观现象都能在量子力学中获得说明。 本文将全面归纳和总结量子力学建立的重要实验 基础，这对我们今天从事物理学的人们仍然具有 重要的理论意义和现实意义 。
X 射线管
光阑
晶体
散射光 , 0
0
石墨体 (散射物质)
0
探 测 器
X 射线谱仪
证实原子中量子态的存在 光谱实验的分析：
主要对氢光谱的分析，及光谱的产生机制研究。 里德伯方程：
R H (1 n
2
1 m
2
) (n) (m )
弗兰克——赫兹实验
开始研究元素的激发电位，后来证实原子的第一激发态， 说明原子具有一些分立的能量。
谢 谢！