《量子力学基础》PPT课件(I)

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1、目录§8-4氢原子光谱玻尔的氢原子理论§8-5微观粒子的波粒二象性§8-6不确定度关系§8-7波函数薛定谔方程§8-8一维无限深势阱一.氢原子光谱的实验规律§8-4氢原子光谱玻尔的氢原子理论1、实验装置：氢放电管氢原子光谱的实验记录氢原子光谱的实验原理氢放电管2~3kV光阑全息干板三棱镜（或光栅）光源氢原子线状光谱（摄谱仪）2、氢原子光谱：1885年瑞士的巴耳末用经验公式表示出氢原子的前四条可见光谱：6563A4861A4341A4102A3646AB—恒量，其值为3646Å1889年瑞典物理学家里德伯提出一个普遍方程----里德伯公式的整数不同的k对应不同的谱

2、系；当k一定时，每一n值对应于一条谱线用波数(波长的倒数)表示：----巴耳末公式（可见光区）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里兹并合原理反映了原子的内在规律----里兹并合原理-13.6-3.39-1.510En/eV-0.85k=1,n=2,3,…莱曼系k=2,n=3,4,…巴尔末系k=3,n=4,5

3、,…帕邢系二.玻尔的氢原子理论1897年英国物理学家汤姆逊通过阴极射线实验发现了电子很多人提出各种不同的模型1907年卢瑟福等人通过粒子对原子核的散射实验否定了汤姆逊模型离中心越近散射角越大卢瑟福：“这几乎就如你用15英寸炮弹射向一张手纸，结果它反回来击中了你一样不可思议”1904年汤姆逊提出原子的“嵌梅布丁”模型：每个电子分布在正电荷组成的球中，并绕平衡位置震荡1910,α粒子轰击原子,卢瑟夫Rutherford1871-1937汤姆生利用电场和磁场来测量这种带电粒子流的偏转程度，以推测粒子的重量。粒子愈重，愈不易被偏折；磁场愈强，粒子被偏折愈厉害。测量这

4、些粒子被偏折的程度和磁场强度，就能间接地测出其质量，亦即能得出粒子所带电荷与其质量之比。汤姆生的阴极射线实验汤姆生与其他青年物理学家一起,研究为什么气体在X射线照射下会变成电的导体。他推测：这种导电性，可能是在X射线的作用下，产生了某种带正电的和带负电的微粒。他甚至认为：这些带电微粒可能就是原子的一部分。这种想法，在当时不能接受，世界上哪有比原子更小的东西呢？为了搞清楚通电玻璃管内从阴极发出的射线就是由那些连续发射的粒子所组成。汤姆生想称量出这些粒子的重量。可是怎么去称量那么小的粒子呢？1897年，汤姆生根据实验指出，阴极射线是由速度很高(每秒10万公里)的带负电的粒

5、子组成的。起初称为“粒子”，后来借用了以前人们对电荷最小单位的命名，称之为“电子”。实验结果表明，阴极射线粒子的电荷与质量之比与阴极所用的物质无关。也就是说，用任何物质做阴极射线管的阴极，都可以发出同样的粒子流，这表示任何元素的原子中都含有电子。电子的发现1898--汤姆逊J.J汤姆逊1906J.J汤姆孙英国通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量的比值获诺贝物理奖从电子的发现看科学实验——纪念汤姆逊发现电子一百周年19世纪末，物理学已经有了长足的发展，牛顿力学热力学电磁学和光学，都已经建立了比较完善的理论体系，并在应用上也取得了辉煌的成就，所有的物理现象几乎都得

6、到了完满的解释。19世纪—20世纪之交，实验上出现了一系列重大的发现，打破了物理学界这沉闷的气氛，引起了许多物理学家更深入的思考和探索，从而揭开了现代物理学的序幕。电子的发现不仅打开了原子的大门，而且开创了近代粒子物理实验的先河。对气体放电现象的研究导致了阴极射线的发现，许多物理学家对阴极射线的实验研究奠定了汤姆逊发现电子的实验基础。现在我们再来重温电子被发现的过程仍能够学到许多有关科学实验的知识，从中得到启示。电子的发现对阴极射线的本性做出正确答案的是英国剑桥大学卡文迪许实验室教授J.J.汤姆逊。有关阴极射线的迷引了他浓厚的兴趣。从1890年起，他带领着学生进行阴极

7、射线的研究。他思索着用什么方法可以揭开这个迷呢？他对以往的实验进行了考察，认为克鲁克斯等人的带电微粒学说更符合实际。要是阴极射线是一种带电的微粒（原子或分子），那么它不仅能在磁场中偏转，也应该在电场中偏转。汤姆逊还认为更重要的是应该设法测出阴极射线中那些粒子的质量。为此，他进行了以下几个方面的实验：1、直接测量阴极射线管所携带的电荷。他将佩兰实验装置做了改进，将连到静电的电荷接收器（法拉第圆桶）安装在真空管的一侧，不加磁场时，没有电荷进入接受器，加上磁场时，使阴极射线偏转，当磁场达到某一值时，接收器接收到的电荷剧增，说明电荷确实来自于阴极射线。2、使