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内容举例： 康普顿效应和光子的动量
1. 康普顿效应
1918~1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
2. 康普顿效应与经典物理学理论的矛盾
按照经典物理学的理论，X射线的波长不会在散射中发生变化。 因此，康普顿效应无法用经典物理学解释。
3. 用光子的模型解释康普顿效应
(1)光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。 这三个量之间的关系式为p=h/λ。
(2)在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因而，光子动量可能会变小。 从式p=h/λ看，动量p减小，意味着波长λ变大，因
此，这些光子散射后波长变大。
五、光的波粒二象性
1. 在麦克斯韦的电磁理论建立之后，人们认识到光是一种电磁波，从而光的波动说被普遍接受。
2. 光电效应和康普顿效应重新揭示了光的粒子性。
3. 光既具有波动性，又具有粒子性。 换句话说，光具有波粒二象性。
六、爱因斯坦光电效应方程的理解及应用
1. 对爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0的三点理解
(1)爱因斯坦光电效应方程中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0~Ek范围内的任何数值。
(2)爱因斯坦光电效应方程实质上是能量守恒方程。
①能量为ε=hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。
②如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知Ek=hν-W0。
(3)爱因斯坦光电效应方程包含了发生光电效应的条件。 若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek=hν-W0>0，可知hν>W0，ν>W_0/h=νc，而νc=W_0/h恰好是光电效应的截止频率。
七、光电效应的图像分析
1. 光电效应图像问题有关的几个重要关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc。
(3)逸出功与截止频率的关系：W0=hνc。
2. 光电效应的三类图像的比较
图像名称 图线形状及信息读取
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
光电流I与电压U的关系图线
3. 光电效应中有关图像问题的解题方法
(1)明确图像中纵轴和横轴所表示的物理量。
(2)明确图像所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还要知道截距、交点等特殊点的物理意义。
第3节 原子的核式结构模型
一、电子的发现
1. 阴极射线
(1)产生阴极射线的装置
由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。 它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。
(2)产生阴极射线的机理
管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被“拉开”(即气体分子被电离)，正电荷(即正离子)在电场加速下撞击阴极，于是阴极释放更多粒子流，形成了阴极射线。
2. 电子的发现
(1)J. J. 汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
(2)用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同。
(3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，而质量比氢离子小得多，后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。
3. 电子的电荷量及电荷量子化
(1)电子电荷量：电子电荷的精确测定是在1909~1913年间由密立根通过著名的“油滴实验”做出的。 目前公认的电子电荷e的值为e=1. 602 176 634×10-19 C。
(2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
(3)电子的质量：me=9. 109 383 56×10-31 kg，质子质量与电子质量的比值为m_p/m_e =1 836。
二、原子的核式结构模型
1. J. J. 汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型”
原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。
2. α粒子散射实验
(1)α粒子是从放射性物质(如铀和镭)中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍。
(2)如图所示，α粒子源R是被铅块包围的，它发射的α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在金箔F上。 显微镜M带有荧光屏S，可以在水平面内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。 被散射的α粒子打在荧光屏上会有微弱的闪光产生。
通过显微镜观察闪光就可以记录在某一时间内向某一方向散射的α粒子数。 从α粒子放射源到荧光屏这段路程处于真空中。
(3)当α粒子打到金箔时，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α
粒子的运动方向改变，也就是发生了α粒子的散射。
3. α粒子散射实验现象
(1)绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。
(2)少数α粒子发生了大角度的偏转。
(3)极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。
4. 对α粒子散射实验的解释
(1)大角度的偏转不可能是电子造成的，因为它的质量只有α粒子的1/(7 300)。
J. J. 汤姆孙的模型无法解释大角度散射的实验结果。
(2)核式结构模型
1911年，卢瑟福设想：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在
正电体的外面运动。 正电体的尺度是很小的，称为原子核。 卢瑟福的原子模型因而称为核式结构模型。
(3)卢瑟福对α粒子散射实验的解释
①当α粒子穿过原子时，电子对它的影响可以忽略。 如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子几乎不发生偏转。
②只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少。
③如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少。 如图所示：
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