量子物理基础课程.ppt

第十三章 ;十九世纪末期，物理学的经典理论已经基本完善了。;§13.1 经典物理的困难;13.1.1 黑体辐射;2.几个物理量：;辐出度E(T)仅是温度的函数。;基尔霍夫定律：在热平衡下，物体的单色辐出度与单色吸收率的比值与物体的性质无关，对于所有物体，这个比值是波长和温度的普适函数。;4.黑体辐射;实验;13.1.2 光电效应;光电效应实验的结果： ;实验;普朗克的能量子假设：;2.黑体辐射的两个定律;例：直径10 cm、焦距50cm的凸透镜将太阳的像聚焦在置于焦平面上的一个涂有黑色的粗糙金属片上，金属片大小??太阳的像一样大。太阳与金属片均视为黑体。设太阳温度为5.9×103K，求金属片可达到的最高温度。;13.2.2 爱因斯坦的光电效应方程;爱因斯坦对光电效应的实验解释：;4.入射光中光子的能量被金属表面的电子一次吸收，因此具有瞬时性。;例：已知银的光电效应截止波长?0=350nm，当用波长为250nm的紫外光照射时，求逸出光电子最大初动能Ek和银的逸出功A0。;13.2.3康普顿散射;1.康普顿散射的实验规律;2.康普顿效应的光量子理论解释;反冲电子;散射波长改变量：;说明:;例：一个静止电子与一能量为4.0?103 eV的光子碰撞后，它能获得的最大动能是多少？;3.光的波粒二象性;§13.4 微观粒子的波粒二象性;2.德布罗意公式;例：试计算动能分别为100eV、1keV、1MeV、1GeV的电子的德布罗意波长。;Ek=100eV时， Ekm0c2，;例：质量 m= 50kg的人，以 v=15 m/s 的速度运动，试求人的德布罗意波波长。;§13.5 波函数 不确定关系; 一个频率为?、波长为?沿x方向传播的单色平面波的表达式：;? *为? 的复共轭函数。;13.5.2 波函数的统计诠释;2.概率波; 同样，这种观点对实物粒子衍射来说，在衍射极大值处，找到粒子的几率最大，衍射极小值处，找到粒子的概率最小。;概率密度; 量子力学中描述微观粒子状态的方式与经典力学中同时用坐标和动量的确定值来描述质点的状态完全不同。这种差别来源于微观粒子的波粒二象性。;4.波函数应满足的条件; 如果波函数对整个空间的积分值是有限的，但不为零，则可以适当选取波函数的系数，使这积分值为1，这个过程称为波函数的归一化过程。;5.定态波函数;例：粒子在一维空间运动，其状态可用波函数描述为：;几率密度;解：;（2）粒子在x= L/4区间出现的概率密度：;13.5.4 不确定关系;其第一级的衍射角满足：;上述讨论只是借助一个特例的粗略计算。;由于公式通常只用于数量级的估计，所以它又常简写为：;例：氢原子从第四激发态跃迁到第一激发态时所发射光子的波长为 ，若测定此波长的精确度??/?=10-5，则此光子位置的不确定度?x? 。;例：电子与质量m=0.01kg的子弹都以200m/s的速度沿 x方向运动，速率测量相对误差在0.01%内。求在测量二者速率的同时测量位置所能达到的最小不确定度?x 。; 子弹的位置不确定量很小，仪器测不出。用经典坐标、动量完全能精确描写。;13.5.5 不确定关系的物理意义; 两种图象不会同时出现在你的视觉中。;§13.6 薛定谔方程及其应用