的长度变短。
③ 中发生事件从开始到结束时间间隔 ,从k系中观察该时间间隔为
④ 中一质点沿 轴正向以速度 匀速运动,那么在k系中观察速度为
爱因斯坦还认为物体的
质量也因为物体的速度而改变
其是 是在物体相对静止的惯性系中测得的质量,称之为静止质量。一般认为在地球上测得的质量。
由于质量发生改变,相对论条件下的牛顿定律形式变为
当v<;<;c,相对论动力学方程变化为牛顿运动方程,这就是相对论的第一条理论所讲的意思动能定义相应变成。
称为静止能量, 称为运动能量。
当v<;<;c时上式 与经典力学的动能表达式一致。
经典力学中动量和动能的关系式
相对论条件下,动量和能量的关系变为
附:光学的静止质量 ,光学的动量
上面简单介绍了相对论,现面介绍下一章的内容前面。在波动学一篇,我们曾经系统地研究了波的干涉,衍射偏振表明光是一种波,从这章开始我们将从粒子的角度来研究光通过光电效应,康普顿效应来证明光具有粒子的特性。
首先请大家将书翻到448页,看图13—1,这是光电效应的试验装置图。
用一定频率和强度的光照射k时,金属会发出电子,如果电路施加电压,则上述实验装置图中将出现电流,此现象为光电效应,进一步观察,光电效应通常具有下列规律
(1)存在遏止电压
(2)截卡频率
(3)迟延时间
(4)当入射光的频率大于截止频率时光电流强度与入射光的强度成正比
上述现象无法用经典波动理论加以解释
为了解释上述现象,爱因斯坦提出了光子的概念,认为光与物体发生作用时其光能不连续而是集中光子的粒子上,每个光子能量
按照光子理论,光子射到金属表面时,金属中电子吸收光子,电子把光子能量的一部分用于脱离金属表面时所需要的逸出功,另一部分转化为电子离开金属表面的动能 即
这就是爱因斯坦方程
光子的运动速度一般为C光速,按照相对论质能关系式,光学质量
光学以光速C运动,相应地具有动量
有了光子理论,则光电效应就可以解释了
爱因斯坦的光学理论进一步被康普顿效应试验证明其试验装置为451页图13—4.
主要试验内容就是用x射线被某种物体散射,观察散射后x射线的波长的改变。
观察结果表明1.入射线的波长为 ,散射线中除了原波长外也有 的散射线,发生波长改变。
2.波长改变 随散射角变化,与入射线和散射物质无关。
传统的电磁波理论同样无法解释上述现象,运用光子理论则很容易。
散射后波长改变量量化公式
氢原子光谱是这一篇的最后一个知识领域,首先要明白研究氢原子光谱的意义,也就是为什么研究氢原子光谱,研究氢光谱的目的在于利用它揭示原子的内部结构,氢原子发光光谱的特点:
1.从红光到紫外光,有一系列分立的谱线。
2.红端谱线端,紫端谱线长,紫外更密。
3.存在线系限,波长小于线系限部分,有一段连续紫外光谱。
这些谱线的波长符合巴尔未公式
如何理解巴尔未公式呢?它是如何得出的呢?玻尔理论提出了几条假设:
1.稳定态假设 原子系统某些稳定态称之为定态,电子加速运动,但不辐射能量,原子定态的能量取分立值。
2.频率条件 原子从一个具有较大能量 定态跃迁到另一个较低能量定态,辐射单色光。
3.量子化条件 只有电子角动量等于 的整数倍的定态轨道才是存在的。
根据上述玻尔理论假设,就可以对氢原子光谱的规律作简单解释。
首先根据玻尔假设可以求得电子处于第n个定态轨道时的半径。
当电子处于第n轨道运动时,