13-A 量子物理复习.ppt

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1、复习第13章量子物理基础华中师范大学物理学院理解黑体、光电效应、康普顿效应及其实验规律。理解氢原子光谱的实验规律及玻尔氢原子理论,并了解此理论的意义及其局限性。了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验理解光和实物粒子的波粒二象性。理解描述物质波动性的物理量和粒子性的物理量之间的关系。了解波函数及其统计解释、不确定关系。了解一维定态薛定谔方程。黑体辐射在任何温度下，物体都能不断地向周围空间发射各种波长的电磁波，这种与温度有关的电磁辐射就称为热辐射。不同的物体对某一波长范围内的电磁波，其发射和吸收的能力是不同的，但任何物体发射和吸收电磁波的能力之比却是相同的，即发射能力强的物体，吸收能力也强，

2、反之亦然。绝对黑体：完全吸收入射电磁辐射黑体是完全的吸收体，因此也是完全的辐射体。黑体的单色辐出度MB(l,T)按l的分布，与热力学温度T有关，与构成黑体的材料也有关?（）2普朗克量子假说能量子假说：辐射物质中带电谐振子的能量不是连续变化，频率为n的振子的能量只能取一些分立值，因此物体发射和吸收的辐射能只能是hn（称为能量子）的整数的整数倍，即：对于频率为n的谐振子最小能量为h称为普朗克常数，正整数n称为量子数。（n为正整数）在能量子假说基础上，普朗克推导出黑体辐射公式。二、光电效应及其实验规律①光电效应是瞬时的，弛豫时间小于10–9秒。伏安特性曲线is3is1is2I1I2I3UaUiI1

3、>I2>I3②当光源频率和外加电压固定时，饱和光电流强度is与入射光强度I成正比。只有当电压为某个反向电压值时，其电流才为零。这个反向电压称为遏止电压Ua。这说明光电子初动能有一限度。伏安特性曲线is3is1is2I1I2I3UaUiI1>I2>I3③当入射光频率ν一定时，光电子定向运动形成的光电流随着正向电压的减小而减小；当正向电压为零时，仍有光电流，实验表明，最大初动能与入射光强无关。光电子最大初动能：④对于某种材料制成的金属K极，存在一个极限频率。当入射光频率ν<ν0时，无论光强有多大、照射时间有多长，都不会产生光电效应，这个极限频率叫做红限频率。实验数据说明遏止电势差Ua与入射光频率

4、之间具有线性关系4.爱因斯坦光电效应方程按照光量子假设，光是一束以光速c运动的粒子流─光子流。每个光子的能量ε＝h如果电子吸收了一个能量足够大的光子，就能克服金属材料的逸出功，跃出成为光电子。例题1在铝中移出一个电子需要4.2eV的能量，波长为200nm的光射到其表面，求：1、光电子的最大动能2、遏制电压3、铝的截至波长解：hc=12.4keV·Å3.关于玻尔理论（1）三点假设（2）由库仑力=向心力角动量量子化条件可得注意10各谱线系及频率计算20单位换算*状态能量：原子系统处于某激发态时所具有的能量。*激发能量：原子从基态被激发到某一激发态，外界所提供的能量。*某一状态的激发能量=该状态

5、的状态能量—基态能量。*氢原子的状态能量氢原子中电子的状态能量*电离能：把某能级的电子搬到无限远处所需要的能量。数值上等于状态能量的绝对值。*结合能：将动能为零的电子从无限远处移来和一个离子结合成基态的原子所放出的能量。数值上等于最低能量的绝对值。（3）几个概念例3.电子由能量为–0.85eV的状态跃迁到激发能为–10.21eV的状态时，所发射光子的能量。（注意激发能是基态跃迁到该激发态所需的能量）解：激发能为-10.21eV的状态是54321n解：-13.6+13.06=-0.54例4.处于基态的氢原子吸收13.06eV的能量后可激发到n=？的能级,当它跃迁回到基态时,可能辐射的光谱线有

6、几条？Enn=5-13.6=-0.54n2而En=E1/n2即E1=Enn24.关于德布罗意物质波（1）不考虑相对论效应时：E、m、P的关系：（2）考虑相对论效应时：E、m、P的关系：实物粒子具有波粒二象性例电子与光子各具有=2.0Å。它们的动量、总能量各等于多少？电子的动能等于多少？解：电子与光子的动量均为：总能量问题：为何电子动能(非相对论性）“相速度”“群速度”例13-4(p178)试计算温度为25℃时慢中子的德布罗意波长。5.关于不确定关系由于微观粒子具有波粒二象性，以至于它的某些成对物理量不可能同时具有确定的量值。例如位置坐标和动量、能量和时间等。其中一个量确定越准确，另一个量的

7、不确定程度越大。·不确定关系式△x·△Px≥h/2π表示在X方向上（A）粒子位置不能确定（B）粒子动量不能确定（C）粒子位置和动量都不能确定（D）粒子位置和动量不能同时确定6.关于波函数及解薛定谔方程（1）波函数的意义标准条件：单值、有限、连续。归一化条件：（2）定态薛定谔方程一维无限深方势阱熟练计算的极大、极小值几率例一粒子被限制在相距为l的两个不可穿透的壁之间。描写粒子状态的波函数为y=cx(l-x)，其