第5篇量子物理学 主要内容 量子力学基础 激光与固体电子学简介 原子核和粒子物理简介
第5篇 量子物理学 主要内容 量子力学基础 激光与固体电子学简介 原子核和粒子物理简介
17量子物理学基础题 主要内容 热辐射和普朗克能量子假说光的粒子性 氢联子光详和玻尔理论粒子的波动性 薛定谔方程氢原子的量子力学处理 电子自旋和四个量子数原子核外电子的壳层结构
17 量子物理学基础 主要内容 热辐射和普朗克能量子假说 光的粒子性 氢原子光谱和玻尔理论 粒子的波动性 薛定谔方程 氢原子的量子力学处理 电子自旋和四个量子数 原子核外电子的壳层结构
本章导引本章从历史的发展和逻辑演绎的角度介绍量子物理 学的基本概念基本思想和主要结论及应用量子力学是 量子力学关于徽微观粒子基本性质及其运动规律的理论是现代物 子概念的诞生,量子概念的发展和量子力学理论的建立 为了解释黑体辐射的实‖爱因斯坦受到启发进一 量子力学验规律普朗克假设电磁|步认为:电磁波是由许多不 的诞生辐射与黑体相互作用时所连续的能量单元组成的称 交换的能量不能连续变化,之为光子从而提出光量子 引入了量子化的概念,理论成功解释了光电效应 人们据此认识到光兼有波动性‖玻尔认为氢原子 量子力学和粒子性即波粒二象性康普顿将|光谱不连续分布是 的发展光量子论应用于X射线散射实验能量状态不连续的 的结果分析再次证明光量子理论缘故提出定态假设 的正确性还揭示出微观世界中单|和量子跃迁假设很 个光子和单个电子之间的碰撞过‖好地解释了氢原子 程仍然满足动量和能量守恒定律.光谱的实验规律
本章导引 本章从历史的发展和逻辑演绎的角度,介绍量子物理 学的基本概念,基本思想和主要结论及应用.量子力学是 量子力学关于微观粒子基本性质及其运动规律的理论,是现代物 理学的两大重要支柱之一,其发展大致分为三个阶段:量 子概念的诞生,量子概念的发展和量子力学理论的建立. 量子力学 为了解释黑体辐射的实 验规律 普朗克假设电磁 爱因斯坦受到启发,进一 量子力学 步认为:电磁波是由许多不 的诞生 验规律,普朗克假设电磁 辐射与黑体相互作用时所 交换的能量不能连续变化, 步认为:电磁波是由许多不 连续的能量单元组成的,称 交换的能量不能连续变化, 之为光子,从而提出光量子 引入了量子化的概念. 之为光子,从而提出光量子 理论,成功解释了光电效应. 人们据此认识到光兼有波动性 玻尔认为氢原子 和粒子性,即波粒二象性.康普顿将 光量子论应用于 X射线散射实验 量子力学 的发展 玻尔认为氢原子 光谱不连续分布是 能量状态不连续的 的结果分析,再次证明光量子理论 的正确性,还揭示出微观世界中单 个光子和单个电子之间的碰撞过 的发展 缘故,提出定态假设 和量子跃迁假设,很 个光子和单个电子之间的碰撞过 好地解释了氢原子 程仍然满足动量和能量守恒定律. 光谱的实验规律
德布罗意通过类比分析和综合概括将光的波粒 二象性推广到微观粒子和实物粒子进而推广到所 量子力学有物质提出物质波理论给出了计算物质波波长和 的建立频率的德布罗意公式这个理论很快得到证实 薛定谔引入描述德布罗意波的数学函数一波函数, 用以描述微观粒子运动状态并找到了波函数所满足 的方程一薛定谔方程这是量子力学的基本方程 玻恩等人提出波函数的统计性解释揭示了物质 波本质上是一种概率波正是通过概率波的形式将 经典力学无法相容的粒子性和波动性统一起来概 率波必然导致不确定性从而引出不确定关系 一维无限深势阱和氢原子是两个能用量子力学 典型问题理论严格求解的典型问题所用的方法和步骤具有 般性,据此可讨论量子力学和经典力学的关系 量效应势垒贵穿和隧道效应是典型的量子 效应,在许多实际问题中有着重要应用 量子数引入自旋的概念结合薛定谔方程对原子问题进行 处理,可用四个量子数描述核外电子的“运动状态
量子力学 德布罗意通过类比分析和综合概括,将光的波粒 二象性推广到微观粒子和实物粒子,进而推广到所 量子力学 有物质 提出物质波理论 给出了计算物质波波长和 的建立 ,提出物质波理论,给出了计算物质波波长和 频率的德布罗意公式.这个理论很快得到证实. 薛定谔引入描述德布罗意波的数学函数 —波函数, 用以描述微观粒子运动状态,并找到了波函数所满足 的方程 —薛定谔方程,这是量子力学的基本方程. 玻恩等人提出波函数的统计性解释,揭示了物质 波本质上是一种概率波.正是通过概率波的形式,将 经典力学无法相容的粒子性和波动性统 起来 经典力学无法相容的粒子性和波动性统 一起来.概 率波必然导致不确定性,从而引出不确定关系. 一维无限深势阱和氢原子是两个能用量子力学 典型问题 理论严格求解的典型问题,所用的方法和步骤具有 一般性,据此可讨论量子力学和经典力学的关系. 势垒贯穿和隧道效应是典型的量子 效应,在许多实际问题中有着重要应用. 引入自旋的概念 结合薛定谔方程对原子问题进行 量子效应 , 处理,可用四个量子数描述核外电子的“运动状态”. 量子数
注意 (1)理解黑体辐射光电效应和氢原子光谱的 主要实验规律及经典物理学在这些问题上所碰 到的困难,从而理解量子假说提出的必要性. (2)理解能量子假说光量子理论及氢原子的玻尔理论 (3)理解德布罗意波理论及波长和频率的计算公式 (4)理解波函数的统计性解释性质 及所满足的条件理解不确定性关系 5)理解薛定谔方程,维无限深势阱问题,势垒贯穿和 隧道效应理解量子力学处理氢原子所得到的主要结论 (6)理解电子自旋理解描述核外电子的“运 动状态”的四个量子数,理解核外电子的排列 规律
注意 : ( ) 1 ) 理解黑体辐射,光电效应和氢原子光谱的 主要实验规律及经典物理学在这些问题上所碰 到的困难,从而理解量子假说提出的必要性. (2) 理解能 假说 量子 ,光量子理论 氢原 的玻尔 论 论 及氢原 子的玻尔 理 论. (3)理解德布罗意波理论及波长和频率的计算公式. (4)理解波函数的统计性解释,性质 及所满足的条件,理解不确定性关系. (5)理解薛定谔方程,一维无限深势阱问题,势垒贯穿和 隧道效应.理解量子力学处理氢原子所得到的主要结论. ( ) 6 )理解电子自 旋,理解描述 核外电子的“运 动状态”的四个量子数,理解核外电子的排列 规律