大学物理(II)下册教学课件：量子物理2009.ppt

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1、量子物理一、基本要求1．理解光的粒子性：热辐射现象、光电效应，康普顿效应。2．了解德布罗意假设和德布罗意波的实验证明，了解实物粒子的波粒二象性。4．了解波函数及其统计解释，了解不确定关系。3．理解描写物质波动性的物理量（　，）和描写粒子物理量（　，）之间的关系。5．理解氢原子光谱的实验规律和量子理论。基本常数常数组合常数组合精细结构常数二、基本内容1光子的静止质量、动量和能量（　　）光强n单位时间、面积光子数目答案：（B），（C）4．一般认为光电子具有以下性质（A）不论在真空或介质中，　　　　它的速率都等C；（B）它的静止质量为零；　　　　（C）它的总能量就是它的

2、动能；　（D）它的动量为　　　；（E）它有动量和能量，但没有质量。（1）黑体辐射定律（a）斯特藩一波耳兹曼定律：（b）维恩位移定律：量纲分析数量级估计量纲分析数量级估计（2）光电效应爱因斯坦方程红限频率遏止电压答案：（A）（A）入射光的强度和频率；（B）入射光的强度和相位；（C）入射光的频率和相位；（D）入射光振动方向和频率三、讨论1．光电效应中，单位时间逸出光电子的多少依赖于2．分别以频率为的光照射光电管　　　　　当两频率入射光强度相同时，所产生的光电子初动能　　　　　；为阻止光电子到达阳极，所加的遏止电压　　　　，所产生的饱和光电流强度　　　　。（填上>，<或

3、=符号）答案：（光强相同光子能量不同，光子数不同）3．波长　　　　的光照射到钾金属表面,解：即又由所以又（2）康普顿效应2.用光强为I，波长为λ的X射线分别照射锂（Z=3）和铁（Z=26），若在同一散射角下测得康普顿的X射线波长分别为λLi和λFe，它们对应的强度分别为ILi和IFe，则（A）λLi>λFe,ILiIFe;（D）λLi<λFe,ILi>IFe。(C)4．康普顿效应中λ射光波长λ=0.711×10-10m=0.0711nm，求：（1）光子的能量；（2）光子的动量；（3）=1

4、80°散射光波长；（4）反冲电子的动能。（5）反冲电子的速度。λ=0.711×10-10m=0.0711nm解：（１）（２）（３）（４）2．微观粒子波粒二象性（1）德布罗意波：1．已知微观粒子动能为，求其德布罗意波长（相应频率）解：非相对论性粒子则得若计算相应频率：因注：计算　时，不能由　　　　计算出再由相对论性粒子：所以可见当非相对论性粒子（2）波函数的统计解释概率密度表示在某处单位体积内粒子出现的概率正实数某一时刻出现在某点附近在体积元中的粒子的概率为（3）不确定关系（位置与动量不能同时精确确定）：3．设粒子运动的波函数分别如图A、B、C所示，那么其中图确定粒

5、子动量准确度高，图确定粒子位置准确度高。（A）(Ｂ)（Ｃ）答案：（A），（B）2．利用不确定关系，估算某些物理量值在一维无限深方势阱中，已知势阱宽为,试用不确定关系式估算零点能量解：设不确定范围由不确定关系式得又设其动量值等于动量不确定值，即则与薛定谔方程所得结果（　　　　）相近（若取　　　　　　　　　　　　　　）4．氢原子理论（波尔理论）（1）氢原电光谱实验规律（2）玻尔假设定态假设氢原子轨道半径和能量的计算能量：动力学：+rn经典力学(0)电子速度精细结构常数,玻尔半径(1)轨道半径基态能量激发态能量(2)能量氢原子能级跃迁与光谱图莱曼系巴耳末系布拉开系帕邢系

6、-13.6eV-3.40eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV0n=1n=2n=3n=4n=5n=3.量子力学求解多电子原子(含氢原子)的结果(1)氢原子和4个量子数(n、l、ml、ms)能用4个量子数描述核外电子状态量子态自旋角动量2种取值(主要)能量角动量n种取值角动量空间取向(2l+1)种取值自旋角动量空间取向8.(2)多电子原子问题a.壳层结构(含氢原子)能量—壳层(n)K(1)L(2)M(3)角动量—支壳层(l)量子态数目2626102818b.排布原理及电子组态Pauli原理能量最小原理基态原子的电子组态(1-28号元素)壳层结构核外电子数9

7、.电子具有自旋的实验有:(),电子具有波动性的实验:().5．光具有粒子性的实验有:(),原子具有能级的实验有:(),光电效应，康普顿效应弗兰克·赫兰实验施待恩——格拉赫实验戴维孙——革末实验