量子力学基础分析学习教案.ppt
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会计学物体在不同温度下发出的各种(ꞬèzhǒnꞬ)电磁波的能量按波长的分布随温度而不同的电磁辐射如果一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射,这种物体称为绝对(juéduì)黑体,简称黑体。1、斯忒藩—玻尔兹曼定律(dìnglǜ)h—普朗克常数(chángshù)M.V.普朗克研究辐射(fúshè)的量子理论,发现基本量子,提出能量量子化的假设16-2光的量子(liàngzǐ)性电效应光电效应伏安特性曲线对于(duìyú)给定的金属,当照射光频率小于金属的红限频率,则无论光的强度如何,都不会产生光电效应。爱因斯坦光电效应(ꞬuānꞬdiànxiàoyìng)方程3.从方程可以(kěyǐ)看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。例根据图示确定以下(yǐxià)各量1、钠的红限频率2、普朗克常数3、钠的逸出功从图中得出(déchū)普朗克常数(chángshù)A.爱因斯坦对现物理(wùlǐ)方面的贡献,特别是阐明光电效应的定律二、康普顿效应(xiàoyìng)石墨的康普顿效应光子理论(lǐlùn)对康普顿效应的解释光子的能量、质量(zhìliàng)和动量康普顿效应(xiàoyìng)的定量分析由能量守恒:1927诺贝尔物理学奖光的波粒二象性一、氢原子光谱的实验(shíyàn)规律赖曼系二、玻尔氢原子理论(lǐlùn)2、频率(pínlǜ)假设基本(jīběn)假设应用于氢原子:(2)能量(néngliàng)量子化和原子能级(3)氢原子光谱(guāngpǔ)例试计算(jìsuàn)氢原子中巴耳末系的最短波长和最长波长各是多少?例(1)将一个氢原子从基态激发到n=4的激发态需要多少能量?(2)处于n=4的激发态的氢原子可发出(fāchū)多少条谱线?其中多少条可见光谱线,其光波波长各多少?二、玻尔理论(lǐlùn)的缺陷N.玻尔研究原子结构,特别(tèbié)是研究从原子发出的辐射16-4粒子(lìzǐ)的波动性自由粒子速度(sùdù)较小时物质波的实验(shíyàn)验证衍射(yǎnshè)最大值:L.V.德布罗意电子波动性的理论(lǐlùn)研究C.J.戴维孙通过(tōngguò)实验发现晶体对电子的衍射作用二、德布罗意波的统计(tǒngjì)解释M.玻恩对量子力学的基础(jīchǔ)研究,特别是量子力学中波函数的统计解释微观粒子(lìzǐ)的空间位置要由概率波来描述,概率波只能给出粒子(lìzǐ)在各处出现的概率。任意时刻不具有确定的位置和确定的动量。X方向(fāngxiàng)的分动量px的测不准量为:考虑(kǎolǜ)到在两个一级极小值之外还有电子出现,所以:测不准(bùzhǔn)关系式的理解原子处于激发态的平均寿命(pínꞬjūnshòumìnꞬ)一般为W.海森堡创立(chuànglì)量子力学,并导致氢的同素异形的发现电子的动量(dòngliàng)是不确定的,应该用量子力学来处理。16-6波函数薛定谔方程(fāngchéng)若系统能量为确定值而不随时间(shíjiān)变化波函数归一化条件(tiáojiàn)物质波与经典(jīngdiǎn)波的本质区别解:利用(lìyòng)归一化条件这就是一维自由(zìyóu)粒子(含时间)薛定谔方程在外力场中粒子(lìzǐ)的总能量为:如势能(shìnéng)函数不是时间的函数粒子在空间出现的几率(jīlǜ)密度E.薛定谔量子力学(liànꞬzǐlìxué)的广泛发展16-7薛定谔在几个一维问题(wèntí)中的应用方程(fāngchéng)的通解为:粒子(lìzǐ)的能量/一维无限深势阱中的粒子相对(xiāngduì)于原点是对称的,称为正宇称或偶宇称。二、隧道(suìdào)效应Ⅰ区薛定谔方程(fāngchéng)为:Ⅰ区粒子进入(jìnrù)Ⅲ区的概率为48个Fe原子形成“量子(liàngzǐ)围栏”,围栏中的电子形成驻波.三、一维谐振子16-8量子力学(liànꞬzǐlìxué)对氢原子的应用由于氢原子中心力场是球对称的,采用(cǎiyòng)球坐标处理。用分离变量(biànliàng)求解,令上式可分解为两个(liǎnꞬꞬè)方程:氢原子只能处于(chǔyú)一些分立的状态,可用三个量子数描写:16-9斯特恩—盖拉赫实验(shíyàn)磁矩在z轴的投影(tóuyǐng)磁场(cíchǎng)在z方向不均匀,载流线圈在z方向受力斑纹(bānwén)条纹数=2l+116-10电子自旋自旋磁矩电子自旋及空间(kōngjiān)量子化16-11原子(yuánzǐ)的壳层结构(3)磁量子数ml,可取ml=0,±1,±2,…±l决定(juédìng)电子轨道角动量在外磁场方向的分量。(一)泡利(W.Pauli)