量子力学基础09级01PPT.ppt

光电子是即时发射的，无论光强如何，弛豫时间不超过10-9s ----存在截止频率(红限) ----红限 波动说认为： 实验结果 金属中电子吸收光能逸出, 其初动能决定于光振动振幅, 即由光强决定 初动能与入射光频率相关，而与入射光强无关 光强能量足够，光电效应对各种频率的光都会发生 存在截止频率(红限) 光电子是即时发射的 电子吸收光波能量只有到一定量值时，才会从金属中逸出 爱因斯坦的光量子假说 1905年当许多人还在徒劳地想把普朗克的能量子概念弱化，努力把普朗克公式纳入经典物理框架去的时候，爱因斯坦接受了量子概念，并把它成功地用于解释经典物理无法解释的光电效应 关于光的产生和转化的一个启发性的观点－1905年3月。 热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动－1905年5月 运动物体中的电动力学－1905年6月 固体的比热－1906年 1921年获诺贝尔物理学奖 爱因斯坦的光量子假说 电磁辐射实际上是以光速运动的局限于空间某一小范围的光量子。在空间传播的光束是由成千上万个光量子组成的。 光量子的能量为?＝h?， 光量子具有整体性，一个光电子只能整个地被吸收或放出。 光电效应中，光量子被电子吸收，从而电子获得能量h?，当它离开金属表面时，具有动能 爱因斯坦的光量子假说 光的波－粒两象性。 光是波－干涉、衍射、频率、波长 光也是粒子－光量子，能量、动量 狭义相对论中有 对于动量为p的光子，有P＝E/c 因为E＝h?，所以 第四节.实物粒子的波动－粒子两象性 1924年11月24日，巴黎大学理学院举行博士论文答辩会。答辩的内容令参加答辩的教授惊讶万分。 答辩人叫Louis de Broglie,是一名世袭的法国亲王，原来是学历史的，后来转攻物理学。 德布洛意物质波假说 德布洛意认为，爱因斯坦把原来仅具有波动性的电磁波赋予了粒子性，并成功地解释了光电效应，那么反过来，粒子应该有波动性！ 即波粒两象性同样适用于实物粒子！ 在爱因斯坦理论中，光的波粒两象性集中体现在以下公式中 德布洛意假定所有实物也都具有波动性，也符合上述公式 德布洛意物质波假说 与实物粒子相联系的波称为德布洛意波(物质波) 德布洛意物质波假说 由于德布洛意的想法太过创新，答辩委员们都将信将疑，但其从物理学最基本原理的假定出发所作的推理的严密性确实无懈可击，答辩委员会还是决定授予德布洛意博士学位。 德布洛意物质波假说 虽然论文答辩通过了，但由于没有实验证据，教授们也认为物质波的概念没有什么实际意义。 直到爱因斯坦由于朗之万的推荐，注意到了德布洛意的思想，意识到这一思想的深刻意义，才引起物理学界的重视。 三年后电子的波动性获得实验证实，物质波概念也第一次获得实验验证，两年之后，即1929年，德布洛意获得诺贝尔奖。 实物粒子波动性实验 1927年美国的戴维孙和革末实验证实了实物粒子波动性 观察到在晶体表面电子的衍射现象与x射线的衍射现象相类似 电子枪 探测器 镍单晶 加速电极 ----电子具有波动性 实物粒子波动性实验 同年，小汤姆逊的电子束穿过多晶薄膜后的衍射实验，得到了与x射线实验极其相似的衍射图样 x-射线 电子 戴维孙和小汤姆逊同获1937年诺贝尔物理学奖 大量实验证实除电子外，中子、质子以及原子、分子等都具有波动性，且符合德布洛意公式 ----一切微观粒子都具有波动性 第二章 波函数和薛定格（ Schr?dinger）方程 第一节 德布洛意波的统计解释 爱因斯坦和德布洛意都把波和粒子混在一起，那么到底应该如何理解？ （1）经典粒子具有“颗粒性”、“原子性”，即它在空间占据一个小小的局部位置。有确定的大小，有固有质量、电荷等等，而且在它们与其他物质相互作用时是整体地发生作用，即所谓的“整体性” （2）经典粒子具有一条确切的运动轨道。 （3）经典粒子的状态用它的物理量来表征。这些物理量在任何时刻均取确定值，且可以取连续变化的值。状态的运动方程为牛顿第二定律。 第一节 德布洛意波的统计解释 从经典波动概念来看： （1）经典波是指可以在空间任何地方进行传播的周期性扰动（如水波、声波、电磁波等） （2）经典波总是意味着某种实际的物理量在空间分布的周期性变化。描述波的物理量是频率ν和波矢。不同原因引起的波动遵守各自的波动方程，如电磁波遵守麦克斯韦方程。波动的最基本的特征是呈干涉和衍射的现象。干涉和衍射的本质在于波的叠加性。 第一节 德布洛意波的统计解释 从经典理论的观点出发，“微粒性”和“波动性”是完全无法统一起来的。但在微观粒子一身之上却兼有二职，即表现有微粒性又表现有波动性，这种现象应该如何理解呢？ 物理学家费曼（ Feynman ）曾说过： “电子即不是粒子也不是波” ，同样也可以说电子既是粒子也是波。但它即非经典意义下的粒子，也非经典意义下的波