资料物理原子物理chapter01.ppt

北京航空航天大学物理系 角动量沿k方向的分量： 1.146 旋转操作是以k方向为轴，其微分算符与 对应。 1.147 北京航空航天大学物理系 左右圆偏振态都是 的本征态，本征值分别为 。 线偏振态 都不是 的本征态，而是左右圆偏振态的叠加。 光子的自旋角量子数 s=1，即 的本征值为 s(s+1)=2。 北京航空航天大学物理系 9.2，电偶极辐射和磁偶极辐射 量子力学：电磁辐射分解分别对应总角量子数 j=1,2,3,…的光子场。 经典电动力学：场源分布可以按矩展开，电磁辐射分解为偶极辐射、四极辐射、八极辐射…。 通常 j=1的偶极辐射最强，其它多极辐射随极次增加迅速下降，一般可以忽略。 北京航空航天大学物理系 电偶极辐射－－电偶极子偶极矩做周期性振荡，产生电磁波辐射。 北京航空航天大学物理系 磁偶极辐射－－磁偶极子（等效于一个电流环）的偶极矩做周期性振荡，产生电磁波辐射。 北京航空航天大学物理系 磁场B是轴矢量，对应空间反射变换(x,y,z) ? (-x,-y,-z) 有：B?B，不变。 电场E是极矢量，对应空间反射变换(x,y,z) ? (-x,-y,-z) 有：E?-E 如何用量子数区分电偶极与磁偶极辐射？ 引入空间反射变换算符 ， 有 两个本征值－－宇称。 北京航空航天大学物理系 描述电偶极辐射光子的量子数为j=1，P=-1 描述磁偶极辐射光子的量子数为j=1，P=+1 任何时候，光子的自旋 s=1 总结： 北京航空航天大学物理系 光子总角动量在任选方向 z 上的投影都是有意义的，但自旋角动量只有在波矢 k 方向上的投影才有意义，对应三个本征值： （1）本征值+1对应左旋圆偏振态； （2）本征值-1对应右旋圆偏振态； （3）两者的线性组合构成不同的线偏振态和椭圆偏振态。 北京航空航天大学物理系 （4）本征值0对应非物理的纵波，应当舍去。 北京航空航天大学物理系 十，量子力学基本原理小结 10.1，基本概念 （1）粒子 量子力学研究的对象是由微观粒子组成的物理系统。 微观粒子具有经典的波粒二像性，但它们两者都不是。 北京航空航天大学物理系 （2）动力学变量 在量子力学中，动力学变量就是通常的物理量，但并不包括所有经典物理学中的物理量。 （3）量子态 量子态用概率幅（波函数）描述，概率幅是复数，其模方代表概率，为可测量的量，其相角没有物理意义。 北京航空航天大学物理系 10.2，基本公设 （1）每一个动力学变量对应于一个作用在波函数上的线性算符 如果算符 是线性的，则它必须具有如下性质： 北京航空航天大学物理系 在本征值连续时，算符取微分或乘子形式，离散时，取矩阵形式。 （2）线性算符有一系列本征值。每次测量一个动力学变量所得到的结果，只可能是与它对应的算符的本征值之一。 北京航空航天大学物理系 （3）如果物理系统处于量子态?，对与算符 对应的动力学变量测量，得到的某一本征值ai 的概率Pi 等于? 按 本征态展开式中，对应本征值ai 项系数 的模方。 算符 的平均值 等于 与 的内积 北京航空航天大学物理系 （4）波函数（概率幅）随时间的变化遵从薛定谔方程 哈密顿算符的本征态?E是定态，满足定态薛定谔方程 北京航空航天大学物理系 第一章小结 描述辐射场与能量转移过程的基本物理量及其物理意义和数学表达 基尔霍夫热辐射定律 绝对黑体 1，物理定义与实验获得方法 北京航空航天大学物理系 2，绝对黑体辐射通量谱密度r0(?,T)与能谱密度u(?,T)的关系 3，斯特藩－玻耳兹曼定律 4，维恩位移定律 5，维恩公式与瑞利金斯公式 6，普朗克量子假说与普朗克黑体辐射公式 北京航空航天大学物理系 光电效应 1，什么是光电效应？ 2，光电效应的特点或规律？ （1）饱和电流与光强成正比 （2）遏止电势与光强无关 （3）存在截止频率 （4）驰豫时间小于1ns 北京航空航天大学物理系 3，爱因斯坦光子假说与爱因斯坦公式 康普顿效应 1，光子动量与能量、波长关系 2，康普顿效应的主要实验现象与量子解释 3，康普顿散射公式 北京航空航天大学物理系 德布罗意波 德布罗意关系式及其物理意义 海森伯不确定度关系及其所揭示的物理规律 动量与位置，能量与时间 北京航空航天大学物理系 量子力学基本内容 1，概率幅（波函数，量子态函数） 复数定义，模方的物理意义 2，物理量的算符表示，对易关系 （2）算符的本征值 （1）动量算符及其对易关系 北京航空航天大学物理系 左右矢都代表微观系统的量子状态，统称为态矢； 态矢空间概念： 括号的左右两半