量子力學

量子論

普朗克的量子論

熱輻射

不管物體溫度是高是低,都會產生電磁波,只是依照不同波長的強度,會有不同分布

質點震盪的能量為量子化的概念

用能階解釋

能量變化來自不同能階的轉變

系統只有在特定能量才能穩定存在

能階不連續,所以造成的能量變化也不連續

假設以某個最小單元的整數倍來轉移

輻射能量E=普朗克常數(h)×頻率(f)×整數倍

之後愛因斯坦提出光亮子的理論

光的粒子性

光電效應

定義

特色(雷納)

應用

光照射而脫離的電子➔光電子

形成的電流➔光電流

光照在金屬板上➔部分電子脫離表面➔光電效應

當入射光頻率大於底線頻率,入射光強度越強,放出的光電子數量就越多

光電子的動能有大有小,其最大值為最大動能,且入射光f越大,光電子最大動能就越大。入射光強度不會影響光電子最大動能。

入射光頻率需大於某特定頻率(底線頻率),才能產生光電子,其對應波長為底線波長

太陽能電池

自動門

數位相機

古典理論

入射光微弱時➔過段時間才會釋出光電子

光強度增加➔光電子最大動能增加

不管頻率高低➔照射時間夠久➔產生光電子

物質波動性

之後的戴維森、革末用了鎳金屬進行電子繞射,此實驗也證 實了德布羅意的假設

湯姆森也利用類似的實驗裝置,獲得的電子繞射圖案相似,可證明電子有波動性。

德布羅意提出物質波,認為所有物質皆有波動性。

波粒二象性

定義

電子雙狹縫實驗

所有的物質皆具有波粒二象性,也就是說,物質在某些測量下像粒子,在另一些像波動。

電子會一點一點的出現➙粒子性

電子數累積足夠時干涉條紋清楚顯示➙波動性

詮釋

根據量子論,光子、電子都是粒子,所以無法測出半顆的光子能量或電子電量。物質波或光波都是機率波,描述物質或光子出現的機率

原子光譜

定義

複色光經過三稜鏡進行分光,依頻率大小,排列成圖案

分類

連續光譜

離散光譜

因物體的熱輻射、電赫的加速而產生

熱的固、液體或密度高的氣體發出的白光經三稜鏡色散成連續光譜

因能階的躍遷

吸收光譜

發射光譜

高低密度元素氣體所發出的

白光通過低溫低密度元素氣體所發出的

特性

不同的元素有不同的發射、吸收光譜縣

波耳的氫原子模型

能階穩定態

光譜線的頻率

電子僅能沿著特定圓形軌道,環繞原子核運行

電子藉由放出或吸收光子,由一個階躍遷到另一個

吸收光子:低能階➔高能階

放出光子:高能階➔低能階

E=1為基態;E=2為第一激發態

以光子解釋解釋光電效應

hf<w➔不會發生光電效應


hf=w➔恰好發生光電效應


hf>w➔可發生光電效應

光強度躍強,光電劉躍大

電子所需的最小能量已W表示

後設認知:首先先了解量子論的來源,其中包刮了熱輻射和可以以能階解釋普朗克的量子論。再來是光的粒子性,分成失敗的古典理論和被大眾認同的光電效應,光電效應又以定義、特色、應用來分類,定義解釋了一些專有名詞,特色分析了雷納光電效應的特色,應用則是舉了光電效應在生活中的實例。接下來是物質波動性,以徳布羅意的解釋為開始,之後是其他科學家的證實,最後藉由觀測發現物質波是機率波。接著是波粒二像性,先以定義解釋甚麼是波粒二像性,再以電子雙狹縫實驗更加了解波動性和粒子性,最後理解為物質波或光波都是機率波。最後一個是原子光譜,以定義解釋甚麼是光譜,再以不同的發生原因進行分類,最後以波耳的氫原子模型提出波耳的兩項重要假設。

愛因斯坦的光電子理論

每個光子都有香香藤能量E,E=hf➔能量漢光頻率成正比

物質波屬於機率波