原子物理学课件 (1).ppt

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1、2.2.2物质波的物理诠释电子经杨氏双缝的干涉实验------十大经典实验物理实验之首！c)2000个电子；d)60000个电子；屏上出现较明显的干涉条纹，反映出电子的波动性；但是，非经典波。Why？如若是，仅分布在两条直线上！b)270个电子屏上的光团（定域性），反映出电子的粒子性；但是，非经典粒子。Why？“电子”有动量、能量、大小（定域）属于典型的“实物粒子”如若是，图b)，也应该出现干涉条纹！物质波是一种概率波。如果用波函数(r,t)表示物质波的波函数，则：(r,t)2d(d：体积元)表示粒子在t时刻，在d中出现的慨率。“电子波”（物质波）究竟是什么波？就

2、任意一个电子，经过双缝后只能出现在屏上的一个位置；但是，此电子出现在屏上“亮”纹处的概率大，“暗”纹处的概率性小。大量的这种概率分布确定的电子，在屏上形成干涉条纹。所以，物质波的物理诠释：（类似掷骰子，一次只出现一面，究竟出现那一面？不知道！但是，每一面出现的概率是确定的（1/6）！Einstein的不同观点：上帝造物不掷骰子！量子力学基本原理之一说明：物质波仅对“微观粒子”有意义电子波（物质波）波长：＝h/p＝h/meve；对M=0.01（kg）的铁球，设：ve=0.001（m/s），＝h/p＝6.610-19(nm)和铁球自身的尺寸相比，波动性可以忽略！对质子：Mp

3、＝1836me，＝(nm)对一实物粒子，不考虑其波动性，位置（q）和动量（p）是确定的物理量，可以同时准确测量。2.2.3海森伯不确定关系（测不准关系）量子力学基本原理之二实物粒子的“波粒”二象性，决定了：（1）（实物粒子）坐标和动量的不确定性对一列波，其可弥漫（定域）在一定的空间，位置（q）和动量（p）不再是确定的物理量。（q：一次测量量；：多次测量均值）即：同时测量一个实物粒子的坐标（q）和动量（p）时，如果：q的不确定量为q，q（方均根）＝（p：一次测量量；：多次测量均值）则:3D直角坐标中的形式：p的不确定量为p，p（方均根）＝不确定关系的举例说明1：光的单

4、缝衍射实验p波长为的平面波缝宽为q的狭缝缝后屏上观察缝宽区域？=/qq经单缝后,q的不确定量p~p=(h/)(/q)p经单缝后,p的不确定量pq~h(近似关系！)No!p0=(h/)k0动量和位置二者不可以同时准确测量不确定关系的举例说明2由：qpℏ/2如果：q→0（位置确定）则：p→（动量不确定）从图形看：q(小）p（大）如果：p→0（动量确定）则：q→（位置不确定）结论：q(大）p（小）（2）（实物粒子）能量和时间的不确定性以一自由的实物粒子(势能为零)为例：所以，E＝------能量和时间的不确定关系能量和时间的

5、不确定性应用举例------光谱线的自然宽度h0E2E2＝0E1E1＝0理想情况0=(E2–E1)/h理想的线谱：=0实际情况：存在自发发射！=1/At=E2ℏ/2E2E22≥E2ℏ/4=(基态)t==E1＝0E1=[(E2ℏ/4)–E1)]/h=0(1/8)实际谱线宽度：1/4=A/4将由自发发射引起的谱线宽度称为光谱线的自然宽度粒子2：m=me=9.1×10-31Kg（微观粒子）,p=9.1×10-29Kgm/s,p/p～10.动量的“不确定”性不可以忽略！说明：“不确定关系”仅对“微观粒子”有意

6、义。设有两个实物粒子，V＝100m/s,x=10-6m,p～h/2x=6.6×10-28Kgm/s粒子1：m=0.01Kg,（宏观粒子）p=1Kgm/s；p/p～0:动量的“不确定”性可以忽略！“不确定关系”仅对“微观粒子”有意义！可见：