大学物理2教学ppt课件.ppt

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1、同学们好!,上讲:一维定态薛定谔方程应用（无限深势阱、势垒)无限深势阱：(1)无限深势阱中粒子的能量量子化；(2)势阱中不同位置处粒子出现的概率不相同。势垒：隧道效应要求：求解思路、简单定量计算、意义理解,本节以氢原子为例介绍薛定谔方程应用三维问题（要求：思路及重要结论）,17.2 原子结构的量子理论,历史回顾:原子模型三步曲,1.三条基本假设 定态假设：原子体系只能处于一系列具有不连续能量的稳定状态，这些状态对应电子绕核运动的分立轨道，不向外辐射能量。轨道角动量子化假设：跃迁假设：,1913年：玻尔氢原子理论（旧量子论）原子结构的量子模型,2.重要结论,复习玻尔氢原子理论要点，注意与量子力学

2、结论对比,氢原子能级：,电子轨道半径：,一、氢原子的量子力学处理方法,选取合适的坐标系,直角坐标中,2.求解过程中为了使波函数满足归一化条件和标准条件，自然引入三个量子数：n,l,ml,主量子数,概率密度,电子在体积元dV中出现的概率,3.电子的概率分布,电子在离核 r 不同处，出现的概率不等，某些极大值与玻尔轨道半径，说明玻尔理论只是量子结果不完全的近似。,2)角向概率分布,电子在核外不是按一定的轨道运动的，量子力学不能断言电子一定出现在核外某确切位置，而只给出电子在核外各处出现的概率，其形象描述“电子云”,4.量子数的物理意义,解薛定谔方程得出氢原子系统的一系列量子化，与三个量子数 一 一

3、对应,1）n 主量子数，表征能量量子化,如果考虑相对论效应,2）l 角量子数，表征“轨道”角动量量子化,即,角量子数 l 对氢原子系统能量有影响,3)ml 磁量子数，表征轨道角动量的空间量子化,电子轨道角动量 在空间取向只能沿一些不连续的特殊方向，使 在 z方向分量 取值量子化,绕 z 轴旋转对称分布,“轨道”磁矩量子化,量子,玻尔磁子：,主量子数：表征能量量子化,小结：氢原子系统的量子化,“轨道”磁矩量子化,二.电子的自旋,与实验结果不符。,2.电子自旋,对应的经典模型及解释：电子绕自身轴自旋，具有内禀角动量，分裂是自旋磁矩与磁场相互作用的结果。,进一步分析：,无法用三个量子数解释实验结果。

4、,概念的提出,1924年 泡利为解释“反常塞曼效应”提出电子具有第四个自由度，但认为无对应的经典模型。美国克罗尼格提出“自旋”被否定。,荷兰物理学家埃伦斯非特的学生乌伦贝克、高斯米特独立提出电子自旋模型，得到埃伦斯非特、洛仑兹、海森伯、爱因斯坦、玻尔、托马斯等的关心和帮助,1926年 电子自旋模型得到承认。泡利将其纳入量子力学体系。狄拉克建立相对论量子力学，自然得出电子具有内禀角动量的结论。,自旋角动量,与“轨道”角动量类比,三.原子壳层结构,1.决定原子中电子状态的四个量子数,决定“轨道”角动量在外场中的取向,决定电子“自旋”角动量在外场中的取向,2.电子分布遵循的两个基本原理,认识原子内电

5、子能级的名称,比较,经典物理中连续变化的物理量：自由粒子的速率，粒子的角动量，束缚系统的机械能，磁矩与外场方向的夹角.,经典物理中量子化的物理量：真空中的光速，电荷，弦上驻波频率，原子的静质量,量子力学：将两类物理量统一起来，能量、角动量均量子化，满足对应原理，在宏观领域过渡到经典物理。,练习：,10,18,3.下列各组量子数中，哪一组可以描述原子中电子的状态？,答案：B,NO.7 场的量子性 玻尔理论一、选择题1、D；2、D；3、B；4、D；5、A；6、B二、填空题1、2、3、4、1,2 5、-0.85eV,-3.4eV 6、13.6，5三、计算题1、(1)(2)2、3、被激发到n=4能级,赖曼系：,巴耳末系：,帕刑系：,