绪论量子力学发展.ppt

量子力学,四大力学,经典力学,热力学与统计力学,电动力学,量子力学,经典,学习量子力学准备工作,普通物理学,热力学与统计物理,理论力学,数学物理方法,+,第一章绪论量子力学的诞生,1经典物理学的困难2量子论的诞生3实物粒子的波粒二象性,1经典物理学的成功与困难,(1)牛顿方程,(一）经典物理学的成功,(2)麦克斯韦方程,(3)热力学与统计物理,（二）经典物理学的困难,（3）氢原子光谱,（1）黑体辐射问题,（2）光电效应,黑体：能吸收射到其上的全部辐射的物体，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体。,黑体辐射：由这样的空腔小孔发出的辐射就称为黑体辐射。,辐射热平衡状态:处于某一温度T下的腔壁，单位面积所发射出的辐射能量和它所吸收的辐射能量相等时，辐射达到热平衡状态。,（1）黑体辐射问题,实验发现：,热平衡时，空腔辐射的能量密度，与辐射的波长的分布曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温度T有关而与黑体的形状和材料无关。,Wien公式和R&J公式,R&J,Planck黑体辐射定律,Planck：,（1）原子的性能和谐振子一样，以给定的频率v振荡；,（2）黑体只能以E=hv为能量单位不连续的发射和吸收辐射能量，而不是象经典理论所要求的那样可以连续的发射和吸收辐射能量。,称为Planck辐射定律,Planck线,能量密度,(104cm),0,5,10,（1）当v很大（短波）时,Planck定律化为Wien公式。,对Planck辐射定律三点讨论：,（2）当v很小（长波）时,Planck定律变为Rayleigh-Jeans公式,光量子光电效应,光子概念光电效应理论光子的动量,AlbterEinstein,Becausemycontemptforauthority,sothedestinypunishesme,Ialsobecomeanauthority！,光,电磁波,粒子,(1)光子概念,Einstein:,相对论光的动量和能量关系,（2）光电效应理论,1.临界频率v0,光电子动能只决定于光子的频率，与光强无关，光强只决定电子数目的多少,（3）光子的动量,相对论：速度为V运动的粒子的能量,光子静质量为零,相对论能量动量关系：,光子波动性和粒子性,石蜡或者石墨,x射线，,x射线，,x射线，,（三）Compton散射,Compton效应,（3）证明,根据能量和动量守恒定律：,(三）波尔（Bohr）的量子论,1913年,原子结构,Bohr,（1）氢原子线光谱,+,Fc,v,r,e,电子的能量,与氢原子线光谱的经验公式比较,根据Bohr量子跃迁的概念,（2）波尔假定,1.轨道定则,2.跃迁定则,3.角动量定则,+,（3）量子化条件的推广,角动量L广义动量，广义坐标有,索末菲,（4）波尔量子论的局限性,1.不能证明较复杂的原子甚至比氢稍微复杂的氦原子的光谱,2.不能给出光谱的谱线强度（相对强度）；,3.Bohr只能处理周期运动，不能处理非束缚态问题，如散射问题；,3实物粒子的波粒二象性,E=h=E/hP=h/=h/p,（一）LDeBroglie关系,LDeBroglie,Planck-Einstein光量子论,几何光学与经典力学的相似性,物质波,de.Broglie关系,郎之万,（二）deBroglie波,频率，波长，沿单位矢量n方向传播的平面波：,描写自由粒子的平面波，复数形式的波称为deBroglie波,自由粒子,能量E和动量p,（三）驻波条件,粒子能量量子化和有限空间中驻波的波长的分立性联系起来,如：氢原子中作稳定圆周运动的电子相应的驻波示意图,