近代物理的简介课件.ppt
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- 近代 物理 简介 课件
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1、第十章 近代物理的簡介10-2 X射線10-3 量子論 10-4 光電效應10-5 康普頓效應10-6 物質波10-1 電子的發現10-7 相對論與量子力學簡介10-1 電子的發現(1/9)氣體放電問題:為什麼玻璃管在高電壓、低氣壓下,管內氣體 會發出輝光?氣壓繼續降低至0.02mmHg以下,輝光為何消失?此時管內仍有電流?10-1 電子的發現(2/9)陰極射線管10-1 電子的發現(3/9)湯姆森(18561940)湯姆森因發現電子、測量電子的荷質比,獲得1906年的諾貝爾物理獎。10-1 電子的發現(4/9)電子荷質比的實驗-1電子束受到電力eE、磁力evB的作用。當此二力平衡時(eE=e
2、vB),電子可等速穿越電磁場抵達O點。10-1 電子的發現(5/9)電子荷質比的實驗-21.電子在電場中的加速度meEmFa3.電子在電場中的側位移2222112mveE)v)(meE(21at21y+-vE4.電子出電場的速度垂直分量mveE)v)(meE(atv12.電子在電場中經歷的時間vt110-1 電子的發現(6/9)電子荷質比的實驗-31.電子出電場後抵達螢幕需時2.電子出電場至螢幕的側位移vDt2222mvDeE)vD)(mveE(tvy3.電子偏離O點的側位移D)2(mveEyyy221D)2(Eyvme210-1 電子的發現(7/9)密立坎(18681953)密立坎因測量電子
3、的電量、光電效應實驗,獲得1923年的諾貝爾物理獎。10-1 電子的發現(8/9)油滴實驗10-1 電子的發現(9/9)油滴實驗1.沒有電場時,油滴受重力mg、空氣阻力Fa=-kvo而平衡時,達 終端速度v0vomg-kvo2.外加電場E時,油滴受重力mg、靜電力Fe=qE、空氣阻力Fa=-kv而 平衡時,達終端速度vmg-kvo=0vmg-kvqEmg+qE-kv=0)1vv(Egmqo例題10-1例題10-210-2 X射線(1/3)侖琴(18451923)侖琴因發現x射線,獲得1901年的諾貝爾物理獎。10-2 X射線(2/3)X射線管電子自燈絲逸出,從負極處出發,經高電壓加速後,以高速
4、撞擊正極的金屬靶,X射線即從正極放射出去。10-2 X射線(3/3)X射線管的用途1.在醫學上可用來診斷身體內的病變。2.可用於研究晶體結構。3.可以用來檢視材料內部的缺陷或裂隙。10-3 量子論(1/5)熱輻射 1.物體的分子或原子內的電荷經常在作無規的熱振動,由於伴隨有加速度,因此產生了熱輻射。2.一個理想的熱輻射吸收體,能完全吸收外來的輻射能 而不反射,稱為黑體。3.從空腔小孔中所放出的熱輻射,稱為空腔輻射,可視為黑體輻射。10-3 量子論(2/5)維因位移定律1.黑體的溫度愈高,所發出的熱輻射強度就愈強,涵蓋的頻率範圍也愈廣。輻射強度波長(nm)5000K7000K6000K4000K
5、2.維因位移定律:maxT=2.898 10-3 mK10-3 量子論(3/5)黑體輻射理論與實驗的偏差輻射強度波長(nm)黑體輻射實驗曲線維因理論(短波長符合)瑞立-京士理論(長波長符合)10-3 量子論(4/5)普朗克(18581947)普朗克因提出量子理論,獲得1918年的諾貝爾物理獎。10-3 量子論(5/5)普朗克的量子論1.普朗克認為空腔壁上的每一個電荷的振動皆相當於 一個振子,每個振子各有其振盪頻率。2.振子的能量不是連續的量,僅能是最小能量的整數倍。振子的最小能量=hf振子的能量 E=n=nhf註:普朗克常數 h=6.626 10-34 Js例題10-3例題10-410-4 光
6、電效應(1/6)愛因斯坦(18561940)愛因斯坦因提出光子的概念,解開光電效應的困惑,獲得1921年的諾貝爾物理獎。註:雷納因光電效應的研究,獲得1905年的諾貝爾 物理獎;密立坎也因光電效應的實驗成就,獲得 1923年的諾貝爾物理獎。10-4 光電效應(2/6)雷納的光電效應實驗2.電源的電壓可以調整,使電極C的電壓為正或為負。1.以紫外光照射金屬靶T,放射出 電子,朝向收集電極C運動,形成光電流。3.當C極的電壓為負時,可以阻止光電子的運動,使 光電流減小。當光電流為零時,此時的反向電壓稱為 遏止電位。以 Vs 表示。Kmax=mv2max=eVs2110-4 光電效應(3/6)光電效
7、應的研究發現2.只要照射光的頻率大於fo,即使光的強度微弱,也能 立即產生光電流。1.照射光的頻率必須大於某一特定值fo,才能產生光電流。此特定的頻率fo 稱為截止頻率。3.以不同強度的單色光照射同一電極,發現光電流和照射 光的強度成正比,而截止電位Vs與入射光的強度無關。AB-Vs0IV光強度A光強度B10-4 光電效應(4/6)愛因斯坦的光量子論1.電磁波由許多光子所組成,每個光子的能量為 E=hf。註1:光子的能量不能分割,是電磁波的最小能量單位。註2:光的強度代表光在每單位時間內通過單位截面積 的光子數目。2.光子具有類似粒子的性質,其動量hchfcEp10-4 光電效應(5/6)愛因
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