MTSD@UPC 第一章量子力学基础 任浩 材料物理系 renh @upc.edu.cn 2022/3/24 材料化学系：结构化学 1
MTSD@UPC 第一章 量子力学基础 任浩 材料物理系 renh@upc.edu.cn 2022/3/24 材料化学系：结构化学 1
第二章量子力学基础 MTSD@UPC 第一节量子力学起源及相关实验事实 经典力学的成功和局限 ·经典力学 ·牛顿，17世纪 。日常生活中的力学问题→工业革命 ·行星运动 ·不能描述微观粒子（电子、原子、分子等)的运 动 ·经典力学的特征： ·给定初始条件（位置、动量）可精确预测粒子的轨迹 ·平动、转动、和振动能量可以连续变化（可激发至任 意能量) 2022/3/24 材料化学系：结构化学 2
MTSD@UPC • 经典力学 • 牛顿，17世纪 • 日常生活中的力学问题➔工业革命 • 行星运动 • 不能描述微观粒子（电子、原子、分子等）的运 动 • 经典力学的特征： • 给定初始条件（位置、动量）可精确预测粒子的轨迹 • 平动、转动、和振动能量可以连续变化（可激发至任 意能量） 2022/3/24 材料化学系：结构化学 2 第二章 量子力学基础 第一节 量子力学起源及相关实验事实 经典力学的成功和局限
第二章量子力学基础 MTSD@UPC 第一节量子力学起源及相关实验事实 能量量子化 ·黑体辐射 Maximum ofp ·物体对外发射电磁辐射 Increasing ·温度升高，辐射向高频 d 'uonnq!s!p temperature 方向移动（铁块烧红) ·黑体：一种理想物体， 能够在任意温度下发射 和完全吸收任意波长的 Wavelength,A 辐射 ·黑体模拟装置：一定温 Container at a 度下开有小孔的空腔 temperature T Detected radiation Pinhole 2022/3/24 材料化学系：结构化学 3
MTSD@UPC 2022/3/24 材料化学系：结构化学 3 第二章 量子力学基础 第一节 量子力学起源及相关实验事实 能量量子化 • 黑体辐射 • 物体对外发射电磁辐射 • 温度升高，辐射向高频 方向移动（铁块烧红） • 黑体：一种理想物体， 能够在任意温度下发射 和完全吸收任意波长的 辐射 • 黑体模拟装置：一定温 度下开有小孔的空腔
第二章量子力学基础 MTSD@UPC 第一节量子力学起源及相关实验事实 黑体辐射 ·黑体辐射的定量描述 ·能量密度：单位体积内，由波长在到几+d范围内 的电磁辐射携带的能量 de=p(λ，T)dλ ·态密度(density of states):p(入，T) ·态密度越大表明此波长范围内的电磁辐射能量越多 ·总辐射能量密度： p(A,T)dx ·辐射能量密度为温度的函数：温度越高能量密度越大 ·总辐射能量： E(T)=VE(T) 2022/3/24 材料化学系：结构化学 4
MTSD@UPC • 黑体辐射的定量描述 • 能量密度：单位体积内，由波长在𝜆到𝜆 + d𝜆范围内 的电磁辐射携带的能量 • 态密度（density of states）： • 态密度越大表明此波长范围内的电磁辐射能量越多 • 总辐射能量密度： • 辐射能量密度为温度的函数：温度越高能量密度越大 • 总辐射能量： 2022/3/24 材料化学系：结构化学 4 第二章 量子力学基础 第一节 量子力学起源及相关实验事实 黑体辐射
第二章量子力学基础 MTSD@UPC 第一节量子力学起源及相关实验事实 黑体辐射 ·Rayleigh-Jeans公式 ·电磁场由一系列振子构成，这些振子的频率可以为任 意值(Lord Rayleigh) ·频率为的电磁辐射意味着具有相同频率的振子被激 发 ·由能量均分原理，每个振子的平均能量为kBT ·态密度的Rayleigh-Jeans公式： p(X,T)=. 8πkBT 入4 ·长波长（低频率）下与实验符合很好 ·短波长（高频率）时严重违背实验观测（紫外灾难） 2022/3/24 材料化学系：结构化学 5
MTSD@UPC • Rayleigh-Jeans 公式 • 电磁场由一系列振子构成，这些振子的频率可以为任 意值 （Lord Rayleigh） • 频率为𝜈的电磁辐射意味着具有相同频率的振子被激 发 • 由能量均分原理，每个振子的平均能量为𝑘𝐵𝑇 • 态密度的Rayleigh-Jeans 公式： • 长波长（低频率）下与实验符合很好 • 短波长（高频率）时严重违背实验观测（紫外灾难） 2022/3/24 材料化学系：结构化学 5 第二章 量子力学基础 第一节 量子力学起源及相关实验事实 黑体辐射