量子力学初步学习资料.ppt

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1、量子力学初步量子概念是1900年普朗克首先提出的，此后，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的共同努力，到20世纪30年代，建立了量子力学的理论体系。量子力学理论是近代物理的基础核能半导体技术激光量子力学理论也是交叉学科的基础量子化学材料物理量子生物学第一节黑体辐射一、黑体辐射1.热辐射物体内部的原子和分子都在不停地作热运动。在剧烈的碰撞中，总是不断有原子吸收动能进入激发状态，然后又以电磁波的形式将多余能量辐射出去。这种由热运动引起的辐射现象称为热辐射。2.热平衡辐射一个物体辐射出去的电磁波的能量

2、（即辐射能）等于它同时间内吸收的辐射能时，物体的温度保持不变。3.黑体对入射的各种波长的电磁波能量能全部吸收的物体。（黑体是理想模型）黑体的实验模型：不透明材料制成的空腔，外面开一个小孔。4.辐射出射度（简称辐出度）单位时间内从黑体单位表面积上所发射的各种波长电磁波能量的总和。5.单色辐出度单一色光的辐出度。6.黑体辐射的两条实验规律（1）斯特藩-玻耳兹曼定律斯特藩—玻尔兹曼常量（2）维恩位移定律常量峰值波长012可见光区1100K1700K例15-1已知在红外线范围(=1~14µm)内，人体可近似看作黑体。假设成人体表面面积的平

3、均值为１.73m2，表面温度为33℃=306K，求人体辐射的总功率。解：根据（式15-1），人体单位表面积的辐射功率为：人体辐射的总功率为：考虑到周围环境的温度Ts：二、普朗克能量量子化假设o实验值维恩线瑞利-金斯线紫外灾难普朗克线12345678普朗克常量能量子普朗克认为：①组成黑体腔壁的分子、原子可看作是带电的线性谐振子；②谐振子只能处于某些特定的能量状态，每一状态的能量只能是最小能量ε0的整数倍。普朗克黑体辐射公式空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为第二节光电效应一、光电效应光电效应的实验规律：1.饱和光电流与照射光强成正比

4、（光强）2.光电子的最大初动能与遏制电压成正比3.不同的金属有不同的红限和逸出功仅当才发生光电效应，阈频率（红限）与材料有关与光强无关.逸出功A——电子逸出金属表面要克服逸出电势所作的功。4.遏制电压与光强无关，而与照射光频率成线性关系。故光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系5.光电子是即时发射，弛豫时间不超过10−9s。二、爱因斯坦光子假设1.光子假设光子的能量：光子的动量：光子的质量：光具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。2.解释实验爱因斯坦光电效应方程①对同一种金属，一定，，与光强无关。②才能产生光电效应，故。

5、③光强越大，光子数目越多，在单位时间内产生光电子数目越多，光电流越大。④光照射到金属上，一个光子的能量被一个电子全部吸收，因而光电子的发射是即时的。第三节康普顿效应一、康普顿效应射线源Xl0散射物质l0l0l1.双峰散射，出现新的波长成分2.波长改变量随散射角增大而增大，与散射物质无关3.散射光强度与散射物质的性质有关。二、光子理论对康普顿效应的解释光子理论认为康普顿效应是光子与散射体原子中外层电子弹性碰撞的结果。模型：光子与静止的自由电子的弹性碰撞能量守恒动量守恒物理意义1.证明光子理论的正确性，狭义相对论力学的正确性.2.微观

6、粒子间的相互作用也遵守能量守恒和动量守恒定律.考虑康普顿波长第四节氢原子光谱玻尔的氢原子理论一、氢原子光谱1.1885年，巴耳末发现氢原子光谱可见光部分的规律2.1890年,里德伯给出广义巴耳末公式里德伯常量莱曼系紫外巴尔末系可见光帕邢系布喇开系普丰德系汉弗莱系红外二、玻尔的氢原子理论主要思想：1.定态假设原子只能处于一系列具有分立能量的状态，在这些状态下，电子绕核运动但不辐射能量，称为定态。定态存在的量子条件：约化普朗克常数2.跃迁假设原子只有从一个定态向另一个定态跃迁时，才发射或吸收电磁波，其发射或吸收的辐射频率，由两定态的能量

7、差决定。频率条件3.对应原理4.重要结论（1）轨道半径：（2）能级：玻尔半径，a0基态能量，−13.6eV（3）由玻尔假设中的频率条件推导出巴耳末公式：里德伯常数氢原子的能级和光谱系莱曼系巴耳末系帕邢系布喇开系第五节物质的波动性质一、德布罗意物质波假设法国物理学家德布罗意（LouisVictordeBroglie1892–1987)提出实物粒子也应该有波粒二象性。2.宏观物体的物质波长很小，所以宏观物体的波动性显示不出来，仅表现出粒子性。1.和实物粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波。3.从德布罗意波推导氢原子波尔理论中的角动量量子

8、化条件.利用弦线上的驻波条件将弦弯曲成圆时电子的德布罗意波长为角动量量子化条件例15-2设光子波长和电子的德布罗意波长相等，它们的动量和能量是否相等？解：波长为的光子的动量和能量分别为波长为的电子的动量和能量分别为可知：波长相等时