1.1 微观离子的运动特征.pptVIP

(1) 坐标与同一方向上的动量分量不能同时确定。?x与 ?py 之间不存在上述关系。 (2)测不准原理关系在宏观体系中也适用，只不过是其运动中的波性可忽略，测不准量可视为零。 说明 测不准关系式可用于判断哪些物体其运动规律可用经典力学处理，而哪些则必须用量子力学处理。 应用 上式说明动量的不确定程度乘坐标的不确定程度不小于一常数h.表明微观粒子不能同时有确定的坐标和动量，当它的某个坐标确定的越准确，其相应的动量就越不准确，反之亦然。 * 对质量m=10-15kg的微尘，求速度的测不准量。设微尘位置的测量准确度为Δx=10-8m, 比起微尘运动的一般速度（10-2m.s-1）是完全可以忽略的，至于质量更大的宏观物体，Δv就更小了。由此可见，可以认为宏观物质同时具有确定的位置和动量，因而服从经典力学规则。 由测不准关系式得 ： 例 * 质量为0.01kg的子弹，运动速度为1000m?s-1，若速度的不确定程度为其运动速度的1%，求其位置的不确定度 位置的不确定度? x如此之小，与子弹的运动路程相比，完全可以忽略。因此，可以用经典力学处理。 例2 * 求原子、分子中运动的电子的速度不确定度。电子的质量m =9.1×10-31kg，原子的数量级为10-10m。 Δv = h/(Δx·m) =（6.626×10-34J.s）/(10-10m×9.1×10-31kg) ≈106～107m.s-1 已知电子的运动速度约为106m.s-1，即当电子的位置的不确定程度Δx=10-10m时，其速度的不确定程度已大于电子本身的运动速度。因此，原子、分子中电子的不能用经典力学处理。 Δx = 10-10m 例 * 测不准关系式是微观粒子波粒二象性的反映。是人们对微观粒子运动规律认识的深化。 测不准关系不是限制人们认识的限度，而是限制经典力学的适用范围。 具有波粒二象性的微观粒子，它没有运动轨道，而要求人们建立新的概念表达微观世界内特有的规律性，这就是量子力学的任务。 * 宏观物体 微观粒子 具有确定的坐标和动量 没有确定的坐标和动量 可用牛顿力学描述。 需用量子力学描述。 有连续可测的运动轨道，可 有概率分布特性，不可能分辨 追踪各个物体的运动轨迹。 出各个粒子的轨迹。 体系能量可以为任意的、连 能量量子化 。 续变化的数值。 不确定度关系无实际意义 遵循不确定度关系 微观粒子和宏观物体的特性对比 * 第 1 章量子力学基础知识 微观粒子(光子，实物粒子)的运动特征 量子力学基本假设 量子力学处理微观体系实例 * 1.1.1 黑体辐射与普朗克（Planck）量子假设 黑体是指几乎能全部吸收各种波长入射光线辐射的物体。 类黑体物质：单微孔空心金属球。 进入金属球小孔的辐射全部被吸收； 当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过小孔逸出， 发射电磁辐射的能力比同温度下的任何其它物体强 ； 理想的吸收体与发射体。 1.1 微观粒子的运动特征 * E? ：黑体在单位时间、单位表面积上辐射的能量 E? ? 实验结论: 辐射能量密度按波长分布的曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温度有关，与空腔的形状及组成的物质无关； 随着温度的升高，同一频率辐射的能量增大，辐射能量最大值向高频移动。 * Rayleigh-Jeans（瑞利-金斯）公式 Wien（维恩）公式 只适用于短波部分 只适用于长波部分，引出了“紫外灾难”的争论 经典物理学方法解释 经典物理学无法解释 * 假设： 黑体中的原子、分子看作带电线性谐振子，作简谐振动， 线性谐振子吸收或发射辐射的能量是不连续的，辐射能量的最小单位为 ?0=hν，?0 被称为能量子。 E = n?0 = nhv n=0,1,2…称为量子数。 谐振子的辐射能量 E只能是 ?0 的整倍，即 v是谐振子的频率， h=6.626×10-34J.s , 称为普朗克常数 Planck解释 Planck 能量量子化 * Planck公式 Planck解释 1-1 单位时间，单位表面积上辐射的能量 k：Boltzmann常数 Planck 在定温条件下，黑体辐射能量只与辐射频率有关。 假设： 各能量状态的线性谐振子遵从麦克斯韦-玻尔兹曼分布规律，即能量为nhv的振子出现的概率为 。 * Planck Planck能量量子化假设的提出，标志着量子理论的诞生 Planck获得1918年的诺贝尔物理学奖 * 能量 量子化 黑体辐射 * 1