P29~P31量子论的建立过程:通过前人的工作了解科学探究
19世纪,经典的力学、电磁学、统计物理学取得了极大的成就。威廉·汤姆孙1900年元旦,回顾了物理学过去几百年的发展,充满自信地宣称:科学的大厦已经完成,未来的物理学家只要做些修补的工作就可以了。不过他也承认,“明朗的天空中还有两朵小小的、另人不快的乌云。”
黑体辐射
↓
经典电磁学
↓ 矛盾 ↓
普朗克假设
↓
推理(数学)
↓
黑体辐射的规律 验证
“量子化”的概念是这节的重点,可以通过通俗的事例说明。
第2节 科学的转折:光的粒子性
P32科学方法和科学态度的教育:
历史上,关于光的本性有两种学说
↓
干涉衍射现象证明了波动说
↓
麦克斯韦理论使波动说近乎完美
↓
波动说无法解释光电效应
↓
重新指出光的粒子性(标题中“转折”的含义)
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P32下面一段:赫兹最早观察到了(但没有意识到)?? 后来又有其他人??
重大科学发现总有前兆――万有引力定律、相对论也是如此
P32光电效应的定量研究
图17.2-2,图17.2-3
饱和电压 遏止电压和截止频率
瞬时性
P34光的电磁理论的困难
不应存在截止频率
遏止电压应与光强有关 光弱时电子逸出应需很长时间
P35爱因斯坦光电效应方程
Ek?h??W0
密立根的精密测量直接证实这个方程
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P36思考与讨论
Ek?h??W0 给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系。但是,很难直接测量光电子的动能,容易测量的是遏止电压Uc。怎样改写此式以得到Uc与ν、W0的关系?
提示:明确物理图景,Ek = eUc
P36例题:密立根??测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν,由此算出普朗克常数h ??
下表是某金属的Uc和ν的几组数据。
Uc/V ν/1014 Hz 0.541 5.644 0.637 5.888 0.714 6.098 0.809 6.303 0.878 6.501 试作出Uc-ν图象并通过图象求出: (1)这种金属的截止频率; (2)普朗克常量。
解题的核心是由 光电效应方程
Ek?h??W0
结合 动能与静电力做功的关系
Ek = eUc
写出 学生熟悉的形式
Uc =
hWν ? 0 (蓝字――两个变量) eeUc – ν图象
由图象求参数的方法:
电源电动势和内阻(直接求参数)
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用单摆测重力加速度(用图象求平均值)
??
P38康普顿效应
光的电磁理论:散射光的波长应与入射光的波长相同
假设 光子不仅具有能量,而且具有动量;用动量守恒、能量守恒完美
图17.3-5康普顿效应 地解释了康普顿效应。
定性解释不算完美!
能量:E = h · ν 动量:p = h / λ
P39第5题
5. 根据图17.2-2所示研究光电效应的电路,利用能够产生光电效应的两种(或多种)已知频率的光来进行实验,怎样测出普朗克常数?根据实验现象说明实验步骤和应该测量的物理量,写出根据本实验计算普朗克常数的关系式。
方法的训练
第3节 崭新的一页:粒子的波动性
P41物质波的实验验证
粒子束是一种波,应该产生衍射
↓
波长很短,障碍物(孔隙)应该很小,一般物体不行
↓
此前已经了解了晶体的结构(用伦琴射线)
↓
1927年得出了电子衍射图样
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