大学物理课件量子.pptVIP

一、描述热辐射的基本物理量 1.单色辐出度 M? (T) 二、基尔霍夫定律 三、绝对黑体的辐射定律 1．黑体模型 2.黑体单色辐出度实验曲线 2.普朗克的能量子假设 讨论： (外)光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象 二、光波动理论的缺陷 一、康普顿实验 实验结果： (2)与束缚很紧的电子碰撞： 一、氢原子光谱的实验规律 1889年瑞典的里德伯提出普遍方程 (1) k=1，n=2,3,… 莱曼系,紫外区 (2) k=2，n=3,4,… 巴尔末系 (3) k=3，n=4,5,… 帕邢系,红外区 (4) k=4，n=5,6,… 布拉开系,红外区 (5) k=5，n=6,7,… 普芳德系，红外区 (6) k=6，n=7,8,… 哈菲莱系,红外区 1890年里德伯,里兹等人发现碱金属原子光谱有类似的规律 (3)量子化条件:电子在稳定圆轨道上运动时，其轨道角动量L=mvr必须等于h/2?的整数倍，即 4.里德伯公式的推导 从高能级 En 跃迁到低能级 Ek时，氢原子的发光频率 其中 一、德布罗意波 1927年美国的戴维孙和革末实验: 同年，小汤姆逊实验： 三、德布罗意波的统计解释 1926年玻恩(德)首先提出概率波概念: 经典力学：运动物体具有完全确定的位置、动量、能量、角动量等 电子单缝衍射实验： 同样能量与时间之间如下的不确定性关系： 说明： (1)不确定性关系说明微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量；粒子位置的不确定量越小，动量的不确定量就越大，反之亦然 一、波函数 沿x方向传播的平面波波动方程为 二、波函数的物理意义 在整个空间总能找到粒子，应有 说明： 四、薛定谔方程 在势场U(x,t)中：粒子的总能量为 引入能量算符 说明： (1)薛定谔方程是量子力学中，态随时间变化的方程，其正确性是由方程的解与实验结果相符而得到证实 2.定态方程 定态：势能函数与时间无关，即 五、求解波函数方法及解决的几个问题 2.求粒子出现概率极大、极小的位置 3.求粒子在某区域内出现的概率 设粒子作一维运动，势能函数为 讨论： (1)n?0：因为n=0 则?n?0，无意义 (4)除端点(x=0,x=a)外，阱内?n=0 称为节点 1.求波函数的步骤： (1)由体系的势能写出薛定谔方程 (2)解方程得一般解 (3)根据标准条件和归一化条件确定有关常数项 §16-7 波函数 薛定谔方程 (1)求概率密度函数 (3)判断 (2)令 ，解出 x=xm §16-7 波函数 薛定谔方程 (2)计算 (1)求概率密度函数 §16-7 波函数 薛定谔方程 §16-8 一维无限深势阱 阱外 须有 §16-8 一维无限深势阱 阱内 令 其通解为 C和? 为待定常数 §16-8 一维无限深势阱 根据波函数的连续、单值的条件有 §16-8 一维无限深势阱 由归一化条件 可得 §16-8 一维无限深势阱 ----能量量子化 n：粒子能量量子数 §16-8 一维无限深势阱 电子轨道 能级 基态 激发态 §16-4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 -13.6 -3.39 -1.51 0 En/eV -0.85 §16-4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 波数为 §16-4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 ----与实验结果符合得很好 5.玻尔理论的缺陷 (1)以经典理论为基础，其定态时不发出辐射的假设又与经典理论相抵触 (2)量子化条件没有适当的理论解释 (3)玻尔理论只能求出谱线频率，对强度宽度和偏振等都无法处理 §16-4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 §16-5 微观粒子的波粒二象性 类比： 1924年德布罗意(法)提出设想：实物粒子与光一样也具有波粒二象性 §16-5 微观粒子的波粒二象性 与实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波) ----德布罗意公式 或 1929年德布罗意获诺贝尔物理学奖 §16-5 微观粒子的波粒二象性 二、实物粒子波动性实验 结果：晶体表面电子的衍射现象与x射线衍射现象相类似 电子枪 探测器 镍单晶 加速电极 ----电子具有波动性 §16-5 微观粒子的波粒二象性 戴维孙和小汤姆逊同获1937年诺贝尔物理学奖 x-射线 电子 §16-5 微观粒子的波粒二象性 电子束穿过多晶薄膜后，得到了与x射线实验极其相似的衍射图样 大量实验证实除电子外，中子、质子以及原子、分子等都具有波动性，且符合德布罗意公式 ----一切微观粒子都具有波动性 单缝 双缝 三缝 四缝 1961年约恩逊的电子衍射实验 §