《大学物理学》第16章量子物理基础.pptx

第十六章量子物理基础

;16.1黑体辐射普朗克量子假设

;对于这种带小孔的空腔处于某一确定温度时，也应该有电磁辐射从小孔发射出来，这种辐射可以看成黑体辐射;1．单色辐出度;;２．辐出度;16.1.2斯特藩-玻耳兹曼定律维恩位移定律

;2．维恩位移定律;;;其中最有代表性的是瑞利和金斯按照经典理论得出的的数学表达式为;对于温度给定的黑体;16.1.4普朗克假设普朗克黑体辐射公式

;普朗克按照他的量子假设得到;16．2光电效应光的波粒二象性

;伏安特性曲线;光电效应实验的结果如下：;光电效应的瞬时性与光的波动性相矛盾，;16.2.2光子爱因斯坦方程;爱因斯坦方程;16.2.3光电效应在近代技术中的应用

;当光照在光电管上时，光电管电路中产生光电流，经过放大器放大，使电磁铁M磁化，而把衔铁N吸住，当光电管上没有光照时，光电管电路中没有电流，电磁铁M就把衔铁放开，将衔铁和控制机构相连接，就可进行自动控制。利用光电效应还可测量一些转动物体的转速。;2.光电倍增管;当阴极受到光的照射时，就发射光电子，并在加速电场的作用下，以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，

光电子能从这个倍增电极上激发出较多的电子，这些电子在电场的作用下，又撞击到第二个倍增电极上，

从而激发出更多的电子，

激发出的电子数不断增加，最后阳极收集到的电子数将比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍;3.农业病虫害防治;16.2.4光的波粒二象性

;其动量也可以写成;16．3康普顿效应;瞄准直缝让散射角的光子通过;16．3.2康普顿效应的解释

;因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。;2.2康普顿效应的定量分析;最后得到：;16.4.1氢原子光谱的规律性;赖曼系，紫外区;二.玻尔的氢原子理论;（3）量子化条件在电子绕核作圆周运动中，

其稳定状态必须满足电子的角动量等于的整数倍的条件。;玻尔半径;基态能级；;氢原子的能级图;根据氢原子的能级及玻尔假设，可以得到氢原子光谱的波数公式;四.玻尔理论的缺陷;§15.5微观粒子的波粒二象??不确定关系;与粒子相联系的波称为物质波，或德布罗意波。;（n=1,2,……）;若U=100伏?=1.225?;二.实验验证——电子衍射实验;电子经加速电势差为U的电场加速后，;C’，2C’,3C’,……

此时电表中应出现

最大的电流．;（2）G.P.汤姆逊（1927年）

电子通过金属多晶薄膜的衍射实验.;此后，又有人作了电子的单缝、双缝、三缝

和四缝衍射实验。;16．6量子力学简介

;1．电子单缝衍射;电子通过单缝后，坐标不能确定，动量具有x方向分量，使大部分电子落在两个一级暗纹之间，动量在x方向不确定范围为。

由暗纹公式（波动光学中单缝衍射公式）

;动量不确定度为

;2．海森伯不确定关系;同理有

;例若电子与质量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范围。

解（1）求电子位置的不确定范围

电子动量不确定度为

;

m;

所以经典物理对宏观物体仍然有效;15.6.2波函数概率密度

;;;

物质波(德布罗意波)又称为概率波，概率密度（几率密度）即为某点处单位体积元内粒子出现的概率；

;

在全空间找到某粒子的几率为一，

也就是波函数就有归一化条件;15.6.3薛定谔方程

;;;;;15.6.4一维无限深势阱中的粒子;（3）确定常数A、?;;;由;1.能量只能取分立值

是解薛定谔方程自然而然得到的结论。;15.6.5势垒贯穿.隧道效应;令：;若考虑粒子是从I区入射，在I区中有入射波

反射波；粒子从I区经过II区穿过势垒到III区，

在III区只有透射波。粒子在处的几率要大

于在处出现的几率。;求出解的形式画于图中。;15.6.6氢原子问题

;2．氢原子的波函数;;

;;

，，;;氢原子的各种电子云径向分布函数图