量子力学--第一章 量子力学产生的历史背景.pptVIP

量子力学Quantum Mechanics 学习量子力学课程的主要目的是：  ⑴ 使学生了解微观世界矛盾的特殊性和微观粒子的运动规律，初步掌握量子力学的基本原理和一些重要方法，并初步具有运用这些方法解决较简单问题的能力。 ⑵ 使学生了解量子力学在现代科学技术中的广泛应用，深化和扩大在普通物理中学过的有关内容，为学生以后的物理教学或进一步学习与提高打下必要的基础。 教 材与参 考书 第一章 量子力学产生的历史背景 §1.1 20世纪初经典物理学遇到的困难 当时物理学家们的世界图样: 二．经典物理学的困难 2.光电效应 3、Compton散射 §3. Einstein光量子概念 §4.玻尔的原子结构理论 一、原子的线状光谱与稳定性问题 (3)玻尔的量子论 二.玻尔理论的成就和局限性: §5.德布罗意的物质波假设 一、德布罗意的物质波 二、电子衍射实验 三、微观粒子的波粒二象性 Balmer公式与观测结果的惊人符合，引起了光谱学家的注意。紧接着就有不少人对光谱线波长（数）的规律进行了大量分析，发现，每一种原子都有它特有的一系列光谱项T(n)，而原子发出的光谱线的波数，总可以表成两个光谱项之差 其中m, n是某些整数。 显然，光谱项的数目比光谱线的数目要少得多。 （频率条件） 2、跃迁频率法则：原子在两个定态之间跃迁 时，吸收或发射的辐射的频率ν是 (一) Bohr量子论的主要内容： 1、定态假定：原子只能够存在于满足玻尔-索末菲量子化条件的一系列状态中,称为定态。 成就: 玻尔理论成功地解释了氢原子和碱金属的线光谱. 局限性: 无法解释光谱线的强度, 无法解释其它的复杂原子. 德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960) 德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。 法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。 * * l 1.陈鄂生，量子力学基础教程，山东大学出版社 2.周世勋，量子力学教程，人民教育出版社。 2． 3.曾谨言，量子力学，科学出版社。 3． 4.钱伯初、曾谨言，量子力学习题精选与剖析。 经典力学(17世纪, 牛顿) 经典电磁学(19世纪, 麦克斯韦) 一．经典物理学的成就 大到天体小到原子分子的运动和各种电磁现象和光的传播等现象.这些我们在以前的课程中已经学习了. 物质粒子 + 电磁场 = 世界 物质粒子的运动由经典力学描述 电磁场运动由经典电磁学描述. 带电粒子与电磁场相互作用是洛仑兹力. 19世纪末物理学上空的乌云： 黑体辐射的能量密度随波长的分布. 光电效应 固体低温下的比热, 原子的稳定性与线状光谱. 绝对黑体模型 光谱仪 空腔 能量密度 热池 辐射能量 密度 温度T 维恩 实验点 ? 光电效应的实验规律及经典理论的困难 U G ? 饱和光电流强度与 入射光强度成正比。 或者说：单位时间内从 金属表面逸出的光电子 数目与入射光强成正比 U0 3 1 2 U I IS 0 相同频率，不同入射光强度 * 经典认为光强越大，饱和电流应该越大，光电子的 初动能也越大。但实验上光电子的初动能仅与频率 有关而与光强无关。 经典理论的困难： * 只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流； 频率低于红限时，无论光强再大也没有光电流。 而经典认为有无光电效应不应与频率有关。 * 瞬时性。经典认为光能量分布在波面上，吸收 能量要时间，即需能量的积累过程。 当采用了光量子概念后，光电效应问题迎刃而解。当光量子射到金属表面时，一个光子的能量可能立即被一个电子吸收。但只当入射光频率足够大，即每一个光子的能量足够大时，电子才可能克服脱出功而逸出金属表面。逸出表面后，电子的动能为： A 称为逸出功。只与 金属性质有关。与光 的频率无关。 （4） 当 （临界频率）时，电子无法克服金属表面的引力而从金属中逸出，因而没有光电子发出。 Einstein还进一步把能量不连续的概念用到固体中原子的振动上去，成功地解决了固体比热在温度T→0K是趋于0的现象。这时，P lank的光量子能量不连续性概念才引起很多人的注意。 Compton散射曾经