量子力学简史课件.pptVIP

1913年丹麦的玻尔（28岁）提出了半经典半量子的原子理论，解决了上述2个问题，揭示了原子内部的量子性。 ★玻尔量子论： 　定态假设 　跃迁假设 　　量子化条件 ①定态假设：电子在原子中只能处于一些分立的轨道上，这些轨道上能量是量子化的，（一个轨道叫一个能级）。电子在这些轨道上运动时处于稳定状态（简称定态），即不发出也不吸收辐射。 ②跃迁假设：原子的能量状态不能任意连续的改变，只能从一个定态跃迁到另一个定态。电子由能量为 的定态跃迁到能量为 的定态时所吸收或发出的辐射频率为υ满足： ③量子化条件：做圆周运动的电子的角动量必须是 的整数倍（ ,n=1,2,3…）,即角动量是量子化的。 由驻波条件： 波传播一周应光滑连接，即轨道周长为波长整数倍 2πr=nλ 可知角动量： L = mvr = pr = k?r 玻尔角动量量子化条件与驻波 等效（玻尔当时只考虑了圆形轨道） 电子绕核在稳定轨道上做圆周运动 驻波 玻尔量子化条件只是适应于圆周运动，1916年索末菲将玻尔的量子化条件推广到椭圆轨道：玻尔-索末菲量子化条件： 旧量子论的局限性： 只能解释氢原子光谱及只有一个价电子的原子光谱，没有抛弃经典理论，如轨道的概念——半经典半量子的理论。 §1.3 微观粒子的波粒二象性 经典物理 　 　粒子→位置，动量，能量→集中整体性（定域性）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　波动→波长，频率 →弥散性（非定域性） 光的波粒二象性→传播（波），相互作用（粒子）→矛盾统一体，在一次测量中只出现一种情况。 1924年，法国的德布罗意博士（原学历史的）在他的博士论文中提出实物微观粒子（电子）都具有波粒二象性，获得诺贝尔物理学奖。 1.德布罗意物质波假说 假说：包括光在内的所有微观粒子都具有波粒二象性，具有　能量E和动量PD的粒子与具有频率υ和波长λ的波相联系。 德布罗意公式： E = ?v = ?w p = ?k = ? / λ 微观粒子（实物粒子）←→相联系的波（德布罗意波，物质波） 上式与描写光的波粒二象性的公式形式一样，区别在于实物粒子静止质量不为零几，即 μ0≠0，∴ P ≠ E/C 　　　设一个体重为50千克的人，以速度V=10M/S跑步，求其德布罗意波长？ 解：λ= h/P = h/mv = 6.62559×10－34 /50×10=1.32×10－36m 宏观的人也具有波动性，与以米计尺度的人来说其德布罗意波长太短了，所以粒子性占主导地位，波动性完全可以忽略，完全可以用经典物理处理宏观问题。 　　　求能量E = 100ev的自由电子的德布罗意波长？ 解：λ= h/P= =1.23×10－36 m 电子本身的尺度约2.82×10－15m ，波长大于其尺度，波动性不可忽略。 例一 例二 2.德布罗意物质波假说的实验验证 ⑴戴维逊-革末电子衍射实验（1927年） 同年发现电子的汤姆逊的儿子小汤姆逊也独立地从实验上得到了电子衍射的实验，同戴维逊一起获得了诺贝尔奖。 　1993年，Crommie等人“量子同栏”看到了电子的同心圆状的驻波。 　证实了电子具有波动性，德布罗意公式是正确的。 ⑵电子的双缝干涉（衍射）实验 电子 3.量子力学的建立 ▲粒：不是经典意义的粒子，只取其“颗粒性”，　　定域性，而无轨道的概念。 ▲波：也不是经典意义的波，只取其干涉，衍射的特点，不要求总是弥散在空间，如屏接收 时。因为实验上发现屏接收到电子时只是一个小亮点，即使一次用一个电子射向双缝，在屏上接收到一个点，每次用一个电子射向双缝，每次在屏上都接收到一个亮点，多次重叠后，许多小亮点在屏上形成明暗相间的条纹图样。 微观粒子的波粒二象性 把条纹放大 基于上述结果，人们发现实体粒子的波动性具有统计性的特点，人们在德布罗意物质波的假设下，建立了这种波满足的方程，从而建立起了量子力学的数学框架（波动力学）。 一个电子 少次数 多次 量子力学 多问是什么，少问为什么。 献给自由能粉丝——北京人在纽约 基本问题 1.量子力学是怎样的一门课程？ 2.量子的表现与应用？ 3.量子力学的学习方法？ 4.诺贝尔奖 1.量子力学是怎样的一门课程？ 经典物理学研究的是低速、宏观物体，量子力学研究的是微观粒子，使我们对物质世界的认识从宏观层次进入到微观层次。 近几十年来，发现宏观量子效应（超导，超流，量子