物质波德布罗意波.PPT

* 电子圆孔衍射实验 多晶 铝 箔 电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验图象 汤姆逊（1927） 约恩逊（1960） 单缝衍射 双缝衍射 三缝衍射 四缝衍射 戴维逊和汤姆逊因验证电子的波动性分享1937年的物理学诺贝尔奖金. * 实物粒子的波动 从德布罗意物质波的观点出发，似乎得出一种违背常理的结论：躲在靶子后面仍然会被绕过来的子弹打中。 当这个子弹是电子或分子时，就完全有这种可能！电子穿过薄金属片的衍射实验和C60分子的干涉实验，都说明了物质波的存在。 子弹之所以不能绕到靶子后面，是因为子弹的波长λ= h /p太小了（因为m相对与h太大）。 h＝6.62×10-34Js，p=mv * 量子力学 能量量子化； 波粒二象性； 需要用一个完整的理论将这些离散的假设和概念统一起来：《量子力学》应运而生。 * 参考书目 曾谨言《量子力学》，科学出版社，1984 周世勋《量子力学教程》，人们教育出版社，1979 邹鹏程《量子力学》第二版，高等教育出版社，2003 * 引言（2） * 引言（2） * * 量子力学 沈林放 Email: lfshen@zju.edu.cn Tel: 695906 学习量子力学的现实意义 量子力学已成为今天我们认识世界的基本理论 现代的主要自然科学分支都以量子力学为基础。 工程技术科学也有以量子力学为基础的。 电子科学与技术—微电子学、光电子学、电子材料与元器件都是直接以量子力学为基础。 * 第一章 薛定谔方程 绪论 一、经典物理遇到的困难与能量量子化 二、波粒二象性 * 一、经典物理遇到的困难与能量量子化 19世纪末，物理学界建立了牛顿力学、电动力学、热力学与统计物理，统称为经典物理学。在经典物理学中: 1、能量永远是连续的。 2、电磁波（包括光）是这样产生的：带电体做加速运动时，会向外辐射电磁波。如：回旋加速器中的轫至辐射。 但是，20世纪初物理学晴朗的天空上， 却飘着几朵令人不安的乌云！ 1899年开尔文在欧洲科学家新年聚会的贺词中说： 物理学晴朗的天空上， 飘着几朵令人不安的乌云 黑体辐射 迈克尔逊 —莫雷实验 光电效应 氢原子光谱 量子力学 狭义相对论 * 20世纪初物理学界遇到的几个难题 一、黑体辐射问题－紫外灾难 按照经典理论，黑体向外辐射电磁波的能量E与频率υ的关系为 E υ 此关系与实验及日常经验严重不符！ 能完全吸收各种波长电磁波而无反射和透射的物体 绝对黑体和黑体辐射 但由于存在热辐射过程 任何物体在任何温度下都在不断地向外发射各种波长的电磁波 不同温度下黑体的辐射率 与实验结果惊人地符合 普朗克常数：h = 6.6260755×10-34 J·s 2 瑞利—金斯公式 (1900-1905) 1 维恩公式(1893) E l 3 普朗克公式(1900) 维恩线 瑞利－金斯线 普朗克线 实验结果 紫外灾难 普朗克量子假说 辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。谐振子发射和吸收辐射的能量不能取任意值，只能是某一最小能量? 的整数倍 对频率为? 的谐振子, 最小能量?为: n为整数，称为量子数 ? 称为能量子 能量不连续，只能取某一最小能量的整数倍!!!!! * 普朗克从这些假设出发可以得到著名的普朗克公式： 普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h 的引入确实反映了新理论的本质。 1918年他荣获诺贝尔物理学奖 他的墓碑上只刻着他的姓名和 * 能量的量子化假设 经典物理学认为能量永远是连续的。在解释黑体辐射时遇到困难。 如果能量是量子化的，即原子吸收或发射电磁波，只能以“量子”的方式进行，那末黑体辐射问题就能得到很好的解释。 经典理论认为能量是连续不断的；普朗克的观点改变了这种认识，认为能量是量子化的，是一份一份的。于是，量子的概念浮出水面。只是由于普朗克常数太小，我们通常感受的能量都是连续的。 普朗克常数：h = 6.6260755×10-34 J·s * 问题 Planck有没有提出光子概念，即光的粒子性概念？ * 二、光电效应的解释 光照射到金属材料上，会产生光电子。但产生条件与光的频率有关，与光的强度无关（Hertz，1888）。 20世纪初物理学界遇到的几个难题 * 光电效应 a. 只有当入射光频率? 大于一定的频率? 0时