物理学26(量子3).ppt

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1、玻尔的氢原子理论原子系统存在一系列不连续能量状态，电子绕核圆周运动，不幅射电磁波能态跃迁，发射或吸收光子假设1--定态条件：假设2--频率条件：假设3--量子化条件：主量子数基态能量结论：玻尔半径小结：14、玻尔理论的成功与局限(1).玻尔理论不仅对氢原子光谱能够解释，而对类氢离子也能很好的说明。例如：按上述推导，只须把核电荷数e改为Ze即可。(2).玻尔理论的局限性：①只能计算谱线的频率，不能计算光谱的强度、宽度、偏振等问题。②不能说明稍复杂一点的原子光谱。由半经典、半量子化的理论所致。原因：2解：例题2：处于第一激发态的氢原子，如用可见光照射能否

2、使它电离？解：可见光：不能电离！例题1：按玻尔理论移去处于基态的中的电子所需的能量是多少？3例题3：氢原子由定态ι迁移到定态κ发射一光子。已知电子在ι态的电离能为0.85eV，又知从基态把氢原子激发到κ态所需10.2eV。求：从ι跃迁到κ态发射的光子能量？ικ10.2eV0.85eV13.6eV解：4解：第三激发态n=4六条谱线赖曼系3条——紫外线巴耳末系2条——可见光帕邢系1条——红外线n=4n=3n=2n=1处于第三激发态的氢原子，可能发出的光谱线有多少条？其中可见光谱线几条？例题4:516.3实物粒子的波--粒二象性1924年,法国的青年物理学

3、家德布罗意在光的波粒二象性的启发下想到：自然界在许多方面都是明显地对称的。LouisdeBroglie1892-1960引言：既然光具有波粒二象性，则实物粒子，如电子、质子、中子等也应该具有波粒二象性。61、德布罗意波：假设：一个实物粒子的能量为E、动量大小为P，跟他们联系的波频率、波长的关系为：德布罗意公式：由光子理论可知：光具有波粒二象性！实物粒子对应的波称为德布罗意波，也叫物质波。一、德布罗意波7例题1、分析几种粒子的德布罗意波的波长。波长太小，波动性不明显，无法观测。①、小球：②、质子：忽略相对论效应波长与x射线的波长数量级相同可以观测。

4、8③、电子：不考虑相对论效应波长与x射线的波长数量级相同可以观测。9K：热阴极D：阳极(狭缝)M：镍(单晶)B：集电器二、德布罗意波的实验证明1、戴维逊----革末实验实验现象：当U单调增加时，电子束在晶体表面的散射实验电流I不是单调地增加，而是表现出明显的选择性。10电压U较低时，不考虑相对论效应电流出现多次极大值电子质量动能动量波长由晶体衍射的布喇格公式：衍射光强度极大理论解释：11理论与实际值相符实验数据：时，电流第一次极大理论计算：电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验图象2、约翰逊实验（1961）镍（单晶）布拉格衍射测量波长12获诺贝尔奖的父

5、子二人：3、汤姆生电子衍射实验（1927）约瑟夫·汤姆生（父）----发现电子乔治·汤姆生（子）----证实电子波动性M金箔片（多晶结构）厚度131、光的双缝衍射的统计学解释②、光弱的地方，接收到的光子数量少，收到光子的几率小。对观察屏上的光强分布，爱因斯坦解释如下：①、光强的地方，接收到的光子数量多，收到光子的几率大。②、进一步减弱时，屏上将看不见图样，用照相底片长时间接收，衍射图样仍不变。实验发现：①、当光源S强度减弱时，屏上明暗纹位置不发生变化，即：当光子一个一个地发出时，也会发生衍射现象。三、德布罗意波的统计解释光波--是电磁场在波动；物质波

6、--又是什么波动呢？14②、对于大量光子而言，几率大的地方光强大，几率小的地方光强小。因此从光子理论出发，光波是一种几率波。按统计学观点：①、对于一个光子而言，通过哪一个狭缝，到达屏上哪一点是不能确定的；只能说，落到哪一点的可能性大，落到哪一点可能性小；或者说，落到哪一点的几率大，落到哪一点的几率小。所以：光子在空间各点出现的几率正比于该点光波振幅的平方。由于光强正比于光波振幅的平方15②、对于特定电子，在空间何处出现是不确定的，是偶然的；2、电子衍射的统计学解释玻恩用同样的观点分析电子的衍射实验：①、电子衍射实验，亮条纹处电子出现几率大，暗条纹处几

7、率小；③、电子在空间某点出现的几率正比于该点电子波振幅的平方。因为某一粒子在某一时刻的位置是无法确定的，微观粒子的运动不存在轨道。推论：只能说在空间某处出现的几率是多少。16②、而分别确定某一微观粒子位置和动量的精确度是没有限制的。四、测不准关系在经典物理学中，质点运动沿一定的轨迹进行，任意时刻都有确定的位置和动量。①、同时确定某一微观粒子位置和动量的准确度有一个原则上的限度。即可以同时确定，可以描出质点运动的轨迹。对于微观粒子，海森堡指出：171、测不准关系：也称不确定关系物理意义：粒子在x轴上的位置和动量不能同时准确地测定。若x方向上的位置确定，

8、即则在x方向上的动量完全不确定若x方向上的动量确定，即在x方向上的位置完全不确定18说明：①和不能同时确定；