一、波粒二象性
1.1900年,普朗克提出能量子假說
假說內容:振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數倍帶電微粒輻射或吸收能量時,也是以最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的。 【書本28頁】
2.在研究了光電效應後,1905年,愛因斯坦表示普朗克提出的能量子觀點還不夠徹底,愛因斯坦認為光本身就是由一個個不可分割的能量子組成,該能量子後來稱為光子。
(愛因斯坦獲得1921年諾貝爾物理學獎) 【書本32頁】
3.1907年起,美國物理學家密立根開始以精湛的技術測量光電效應中的幾個重要的物理量,以檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性。方法:測量遏止電壓與入射光頻率,由此計算出普朗克常量h,並與普朗克根據黑體輻射得出的h相比較。 【書本33頁】
4.1918-1922年,康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發現在散射的X射線中,還有波長比入射波長大的成分,這個現象稱為康普頓效應。中國留學生吳有訓通過實驗證實了康普頓效應。
(康普頓獲得1927年諾貝爾物理學獎) 【書本35頁】
5.光電效應現象揭示光子具有能量
康普頓效應揭示光子具有動量【書本35頁】
兩者充分說明了光的粒子性。
6.1924年,德布羅意考慮到波動性的光具有粒子性,大膽地提出假設:實物粒子也具有波動性。內容:每個運動的粒子都與一個對應的波相聯繫,遵從以下規律:
。
(德布羅意獲得1927年諾貝爾物理學獎) 【書本37頁】
7. 1927年,戴維孫和G.P.湯姆孫利用晶體做了電子束衍射的實驗,從而證實了電子的波動性。後來人們還陸續證實了質子、中子等等的波動性,從而證實了德布羅意的猜想。
(戴維孫和G.P.湯姆孫獲得1937年諾貝爾物理學獎) 【書本38頁】
二、原子結構
1.1897年,J.J.湯姆孫研究了陰極射線,發現了電子,指出陰極射線是高速運動的電子流。並測出了電子的比荷。 【書本49頁】
2.1909~1913年間密立根通過「油滴實驗」精確測出電子電荷量。 【書本49頁】
3.1898年,J.J.湯姆孫提出了一種原子模型——「西瓜模型」(又稱「棗糕模型」)。內容:原子是一個球體,正電荷瀰漫性地均勻分布在球內,電子鑲嵌在其中。 【書本51頁】
4.1911年,盧瑟福根據粒子散射實驗提出了一種原子模型——核式結構模型(粒子散射實驗可以估算原子核半徑,也可確定各種元素原子核的電荷Q)。 【書本53頁】
核式結構模型的局限性:1,不能解釋原子的穩定性;2,不能解釋原子光譜的分立性(線狀譜) 【書本56頁】
5.1913年,玻爾提出自己的原子結構假說。
內容:1、軌道量子化與定態;
2、
【書本57、58頁】
局限性:1、僅能解釋了氫原子光譜的實驗規律;
2、電子的運動仍然存在軌道 【書本56頁】
三、原子核
1.1896年,貝克勒爾發現天然放射現象,由於射線來源於原子核內部,使人們認識到原子核可再分。 【書本65頁】
2.1919年,盧瑟福發現質子。自己找方程式 【書本66頁】
3.1932年,查德威克發現中子。 自己找方程式 【書本67頁】
四、另一角度記憶
(一)、波粒二象性
1、1900年,德國物理學家普朗克為解釋物體熱輻射規律提出:電磁波的發射和吸收不是連續的,而是一份一份的,把物理學帶進了量子世界;受其啟發1905年愛因斯坦提出光子說,成功地解釋了光電效應規律,因此獲得諾貝爾物理獎。
2、1922年,美國物理學家康普頓在研究石墨中的電子對X射線的散射時——康普頓效應,證實了光的粒子性。(說明動量守恆定律和能量守恆定律同時適用於微觀粒子)
3、1913年,丹麥物理學家玻爾提出了自己的原子結構假說,成功地解釋和預言了氫原子的輻射電磁波譜,為量子力學的發展奠定了基礎。
4、1924年,法國物理學家德布羅意大膽預言了實物粒子在一定條件下會表現出波動性;
5、1927年美、英兩國物理學家得到了電子束在金屬晶體上的衍射圖案。電子顯微鏡與光學顯微鏡相比,衍射現象影響小很多,大大地提高了分辨能力,質子顯微鏡的分辨本能更高。
(二)、原子物理學
1、1858年,德國科學家普裡克發現了一種奇妙的射線——陰極射線(高速運動的電子流)。
2、1906年,英國物理學家湯姆生發現電子,獲得諾貝爾物理學獎。
3、1913年,美國物理學家密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e電荷量,獲得諾貝爾獎。
4、1897年,湯姆生利用陰極射線管發現了電子,說明原子可分,有複雜內部結構,並提出原子的棗糕模型。
5、1909-1911年,英國物理學家盧瑟福和助手們進行了α粒子散射實驗,並提出了原子的核式結構模型。由實驗結果估計原子核直徑數量級為10 -15m。
1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核,第一次實現了原子核的人工轉變,並發現了質子。預言原子核內還有另一種粒子,被其學生查德威克於1932年在α粒子轟擊鈹核時發現,由此人們認識到原子核由質子和中子組成。
6、1885年,瑞士的中學數學教師巴耳末總結了氫原子光譜的波長規律——巴耳末系。
7、1913年,丹麥物理學家波爾最先得出氫原子能級表達式;
8、1896年,法國物理學家貝克勒爾發現天然放射現象,說明原子核有複雜的內部結構。
天然放射現象:有兩種衰變(α、β),三種射線(α、β、γ),其中γ射線是衰變後新核處於激發態,向低能級躍遷時輻射出的。衰變快慢與原子所處的物理和化學狀態無關。
9、1896年,在貝克勒爾的建議下,瑪麗-居裡夫婦發現了兩种放射性更強的新元素——釙(Po) 鐳(Ra)。
10、1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核,第一次實現了原子核的人工轉變,發現了質子,
並預言原子核內還有另一種粒子——中子。
11、1932年,盧瑟福學生查德威克於在α粒子轟擊鈹核時發現中子,獲得諾貝爾物理獎。
12、1934年,約裡奧-居裡夫婦用α粒子轟擊鋁箔時,發現了正電子和人工放射性同位素。
13、1939年12月,德國物理學家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轟擊鈾核時,鈾核發生裂變。14、1942年,在費米、西拉德等人領導下,美國建成第一個裂變反應堆(由濃縮鈾棒、控制棒、減速劑、水泥防護層等組成)。
15、1952年美國爆炸了世界上第一顆氫彈(聚變反應、熱核反應)。人工控制核聚變的一個可能途徑是:利用強雷射產生的高壓照射小顆粒核燃料。
16、1932年發現了正電子,1964年提出夸克模型;
粒子分三大類:媒介子-傳遞各種相互作用的粒子,如:光子;
輕子-不參與強相互作用的粒子,如:電子、中微子;
強子-參與強相互作用的粒子,如:重子(質子、中子、超子)和介子,強子由更基本的粒子夸克組成,夸克帶電量可能為元電荷