【教学课件】第一章引言-量子力学基本原理.ppt

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1、第一章 引言-量子力学基本原理,(一)德布罗意物质波假设,1.自然界是对称统一的，光与实物粒子应该有 共同的本性。,实物粒子,一 物质波假设及其实验验证,2.描述,1)与光子比较,设光子与电子的德布罗意波长均为，试比较其能量和动量大小是否相同,2)物质波数量级概念,子弹：,地球：,宏观物质均太小，难以觉察其波动特性,电子：,两种特例：,（2）,用德布罗意理论,1926年 了解德布罗意物质波假设1927年 有意识寻求电子波实验依据,2、发现电子 1897年 汤姆孙 J J Thomson（1856-1940）,实验上认定:阴极射线是负电荷粒子,荷质比是氢原子离子的1000多倍若电荷都为1个单位,

2、则该粒子质量为氢原子的1/1800,比氢原子小很多.命名为电子（现在精确值1/1840）,1887 考夫曼，1890 舒斯特都曾得到过类似实验结果,但由于不相信阴极射线会是由粒子组成的,特别比原子还小很多,不可思议,没有勇气发表得到的结果。,.汤姆孙实验结果,用电子束直接穿过厚10-8m的单/多晶膜，得到电子衍射照片,3、黑体辐射实验曲线,维恩辐射公式 系统偏离,瑞利-金斯公式,对波长极短的辐射光谱紫外部分辐射能量密度 完全违背实验事实经典物理不可避免“紫外灾难”,普朗克利用内插法将适用于短波的维恩公式和瑞利-金斯公式 衔接起来得到 普朗克公式，与实验结果符合很好。普朗克从理论上寻找对公式的解

3、释，发现只要假定辐射能不是连续变化，而只取某个单元能量的整数倍跳跃变化，就可做出合理解释。,“紫外灾难”,4.其它实验,*中性微观粒子，具有波粒二象性,1936年 中子束衍射,*微观粒子的波粒二象性是得到实验证实的科学结论,三.对实物粒子波粒二象性的理解,1.波由粒子组成，波动性是粒子相互作用的次级效应,实验否定,一个个电子通过单缝，长时间积累也出现衍射效应,历史上有代表性的观点:,2.粒子由波组成，是不同频率的波叠加而成的“波包”,实验 否定,3.玻恩“概率波”说（1954年诺贝尔奖）,设想:光强,I下降,光子一个个通过,光子是如何运动的?,光强分布落点概率分布,物质波的强度决定实物粒子出现

4、在空间各处的概率,4.微观粒子不同于经典粒子，也不同于经典波,*微观粒子的运动具有不确定性，不遵从经典力方程，只能作概率性描述，其定量表达海森伯不确定关系,1）.爱因斯坦第一个坚持能量量子论 1905年提出光量子解释光电效应 1907年解释了热容量量子性质,总结：普朗克曾试图3次修改量子论，甚至放弃自己提出的能量量子概念，力图将其纳入经典物理范畴。,普朗克指责爱因斯坦光量子论“太极端了”,2）.玻尔1913年利用量子轨道的概念成功地解释了原子线状光谱，提出现代原子模型。,3）.德布洛依 1924年 提出物质波概念4）.海森堡 1925年创立矩阵力学（量子力学）5）.薛定谔 1926年创立波动量子力学 量子论终于取得了胜利!,