📌  相关文章
📜  导致玻尔原子模型的发展

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:12.832000             🧑  作者: Mango

导致玻尔原子模型的发展

科学家尼尔斯·玻尔通过他的实验扩展了卢瑟福的原子模型。电磁辐射的双重性质是发展玻尔模型的重要因素。这表明辐射可以同时具有波状和粒子状特性。让我们仔细看看导致玻尔原子模型的演化过程。

电磁辐射的波性质

根据詹姆斯·麦克斯韦 1870 年的提议，当带电粒子在加速下运动时，会形成并交流交变磁场和电场。这些场以波的形式传递，被称为电磁波或电磁辐射。多年来，科学家们一直在思考光作为一种辐射的性质。最初，科学家们假设光是由称为微粒的粒子组成的。光的波动性是在 19 世纪初才被发现的。麦克斯韦是第一个使用电磁辐射的概念证明电、磁和光都是同一现象的各种表现形式的人。

电磁波运动的性质

  1. 振荡的带电粒子产生垂直的振荡电场和磁场。这些场也垂直于波的传播方向。
  2. 与声波或水波不同，电磁波不需要介质来传播。他们有能力穿越真空。
  3. 今天有许多不同类型的电磁辐射可用，每种都有不同的波长或频率。它们都是电磁频谱的一部分。该频谱的各个部分的名称和应用各不相同。例如，1013 赫兹附近的红外区域用于加热，太阳光线的紫外线分量为 1016 赫兹。可见光是 1015 Hz 附近的小分量，我们的眼睛只能看到。不可见光检测需要使用专门的设备。

电磁辐射特性

  • 频率 (v) – 一秒钟内通过特定位置的波数。赫兹 (Hz, s -1 ) 是以海因里希赫兹命名的国际单位制单位。
  • 波长 ( λ ) – 波长的测量单位与长度相同，即米 (m)。然而，由于电磁辐射由多个小波长的波组成，我们使用更小的单位。
  • 波数：每单位长度的波长数称为波数。它的单位是 m -1 ，是波长的倒数。
  • 光速 (c)：它是所有类型的电磁辐射，无论波长如何，在真空中传播的速率 (3.0 x 10 8 ms -1 )。方程：与光的波长、频率和速度有关。

c = νλ

电磁辐射和黑体辐射的粒子性质

  1. 尽管电磁辐射的波动性质解释了诸如“衍射”和“干涉”之类的现象，但某些关键特性仍然未知。以下观察结果无法解释：
  2. 来自加热物体的辐射发射的性质称为黑体辐射。
  3. 光电效应，或暴露于辐射时金属表面的电子发射。
  4. 固体的热容量不同。
  5. 参考氢的原子线光谱。

加热时，固体会在这种现象中发射波长范围很广的辐射。在熔炉中或在火焰上加热铁棒就是最好的例子。它以单调的红色开始，随着温度的升高变得更亮。随着温度的升高，它变成白色，然后变成蓝色。这仅仅意味着随着温度的升高，发射辐射的频率从较低的频率上升到较高的频率。红色位于频谱的较低频率区域，而蓝色位于较高频率区域。

黑体是发射和吸收所有波长辐射的理想物体。这种类型的辐射被称为黑体辐射。黑体发出的辐射的频率分布完全取决于它的温度。给定温度下的辐射强度随着波长的减小而增加，达到最大值，然后随着波长的进一步减小而开始下降。

普朗克的量子理论和对黑体辐射的解释

黑体辐射现象和光电效应不能用经典物理学或光的波动理论很好地解释。马克斯·普朗克在 1900 年为黑体辐射现象提供了第一个可靠的解释。他提出原子或分子仅以称为量子量的离散量发射或吸收能量，而不是以连续的方式发射或吸收能量。以电磁辐射形式发射或接收的最小能量称为量子。

光电效应

爱因斯坦在 1905 年用普朗克的量子理论解释了光电效应。根据普朗克的量子理论，在金属表面发射一束光就相当于向金属发射一束粒子或光子。在这种情况下，当一个足够高能的光子与金属中的一个电子碰撞时，光子迅速将其能量传递给电子，电子被弹射出去，没有任何时间滞后。更强的光束具有更多的光子，因此会喷射出更多的电子。最后，被驱逐的电子的动能随着光子携带的能量的增加而增加。因此，被排出电子的动能与电磁辐射的频率成正比。

电磁辐射的双重行为

光电效应和黑体辐射可以用光的粒子性质来解释。另一方面，干涉和衍射可以用光的波动性来解释。这种差异让科学家们陷入了困境。最后，他们一致认为光同时具有波状和粒子状特征，这意味着它具有双重行为。当光传播时，它具有波状特性，而当它与物质相互作用时，它具有粒子状特性。

示例问题

问题1：如果电子的动能增加四倍，与之相关的德布罗意波的波长将变为自身的几倍？

回答：

问题 2：说出最先提出原子结构的科学家的名字。

回答：

问题3：为什么卢瑟福的模型不能解释原子的稳定性？

回答：

问题4：光的强度如何影响光电子？

回答：

问题 5：爱因斯坦对光电效应的解释是什么？

回答：