【大学物理bjtu】量子物理习题课.ppt

量子物理基础 2 .理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦光子理论对这两个效应的解释. 1 .正确理解普朗克能量子假设、爱因斯坦光量子假设及氢原子系统量子化的含义.正确理解光和实物粒子的波粒二象性,了解波函数的统计解释. 3.理解实物粒子的波粒二象性、联系波粒二象性德布罗意公式及电子衍射实验. 4 .了解薛定谔方程、波函数应满足的标准化条件及归一化条件的物理意义.会由简单的一维定态波函数求粒子几率的空间分布. (一) 教学要求 5 .理解不确定关系并能用它对微观世界某些物理量进行简单的估算. 6 .理解描述原子系统电子运动状态的四个量子数的物理意义及其相应的取值范围. 7.了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构. (二) 基本概念和规律 1 .普朗克量子假设. (1)构成黑体的原子可看成带电的谐振子. (2)在谐振子和电磁场相互作用交换能量过程中,能量的发射和吸收是量子化的,即只能取一些分立的数值:? ,2? ,…..,n?(?称为能量子). (3)频率为? 的谐振子的能量间隔为h? (h为普朗克常量,h=6.63?10-34J·S). 8.了解激光及其产生的必要条件 2 . 光的波粒二象性 光子的能量: 光子的动量: 光子的质量: 3 .光电效应和康普顿效应. 爱因斯坦光电效应方程为: 称为电子的康普顿波长 康普顿散射公式: 4 .实物粒子的波粒二象性 粒子的能量: 粒子的动量: 粒子的质量: 5 . 不确定关系. 位置与动量的不确定关系. 能量与时间的不确定关系. 6 .一维定态薛定谔方程 7 .氢原子光谱的实验规律 (1)三条基本假设:定态概念、频率定则、量子化条件. 8 .玻尔的氢原子理论 (2) 能量量子化 (3)轨道量子化 (4)玻尔理论对氢光谱规律的解释及其缺陷 8 .描述原子中电子运动状态的参数:四个量子数 (1)主量子数n:它大致决定原子系统的能量.n=1,2,3,... (2)副(角)量子数l:它决定电子轨道角动量L: (3)磁量子数ml:它决定电子轨道角动量在外磁场方向的投影 (4) 自旋磁量子数ms:它决定电子自旋角动量在外磁场方向的投影 19 . 原子中电子的排布规则 泡利不相容原理. 能量最小原理. 1 .普朗克、爱因斯坦提出过能量量子化假设,试正确叙述并比较假设的内容. (A) 两种效应中,电子和光子两者组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律. (B)两种效应都相当于电子和光子的弹性碰撞过程.; (C)两种效应都属于电子吸收光子的过程; 2 .光电效应和康普顿效应都是光子和物质原子中电子的相互作用过程,其区别何在?在下面的理解中正确的是: (三) 课堂讨论题 (D)光电效应是由于电子吸收光子的能量而产生的,而康普顿效应则相当于电子和光子的弹性碰撞过程; 错 错 错 对 ( 1)粒子的动量不可能确定; 其中正确的是:A:(1),(2); ( 2)粒子的坐标不可能确定; ( 3)粒子的动量和坐标不可能同时确定; (4)不确定关系不仅适用于电子和光子,也适用于其它粒子. B:(2),(4); C:(3),(4); D:(4),(1). [ ] C 3. 怎样正确理解不确定关系?为什么微观粒子的对应坐标和动量之间存在这种不确定性?关于不确定关系?x?px??,有以下几种理解: 1 .频率为?的光以入射角i照射在平面镜上,设单位体积中的光子数为n,且光全部从平面镜反射.求: ( 1)每个光子的质量、动量和能量; (2)光子对平面镜的光压. (四) 课堂计算题 解:(1) (2)光子对平面镜的光压为: 单位时间作用于面元dS的光子数为: i dS 单位时间作用于面元dS单位面积的压力: 2 .一个能量为4.0?103eV的光子与一个静止电子碰撞后,电子获得的最大能量是多少? 解: ?=180°时电子能量最大 3 . 试求: (1)氢原子中当电子分别处于n=4与n=1,它们的能量之比是多少? (2)设有大量氢原子处于n=4的激发态,当它们跃迁时,最多能发出几条谱线?定性画出能级图和谱线跃迁图,其中波长最长和最短的光波波长各为多少? ( 3)什么是电离能?什么是结合能?求氢原子第一激发态的电离能