大学物理相对论量子力学激光复习

1、 第第15章章 狭义相对论狭义相对论一、一、 了解狭义相对论的两个基本假设，了解狭义相对论的两个基本假设，理解理解牛顿力学牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观之间的差异。的时空观和狭义相对论的时空观之间的差异。二、二、 洛仑兹坐标变换。洛仑兹坐标变换。三、三、 理解理解同时的相对性，同时的相对性，掌握掌握运动的钟变慢和运动的运动的钟变慢和运动的杆变短的规律。杆变短的规律。四、四、 掌握掌握质量与速度、质量与能量的关系、动量与质量与速度、质量与能量的关系、动量与能量等的关系。能量等的关系。1、狭义相对论的基本原理，同时性的相对性，长度收缩，、狭义相对论的基本原理，同时性的相对性，长度收缩， 时间

2、延缓公式；例题：时间延缓公式；例题：15-3、4；习题：；习题：15-5、7、 8、11、12、21、2、质速关系，静能、动能和总能公式；习题：、质速关系，静能、动能和总能公式；习题：15-9、13、 22、231、两个基本假设：两个基本假设：(1) 狭义相对性原理狭义相对性原理(2) 光速不变原理光速不变原理2. 洛伦兹坐标变换式洛伦兹坐标变换式 221ctxxvvyy zz 2221cxcttvv221ctxxvvyy zz222cvcv1xtt3、相对论效应：、相对论效应：只发生在相对运动方向上只发生在相对运动方向上222cvcv1 x tt（1）同时相对性）同时相对性(3) 长度收缩效

3、应长度收缩效应 201llS 系中系中同地同地发发生的两事件的生的两事件的时间间隔时间间隔212121ctttt2v在在 S S 系系中看，中看，时间间隔时间间隔（2）动钟变慢）动钟变慢2201cmmv202cmmcEk（3）. 相对论动能相对论动能 （1）. 相对论质量相对论质量 （2 2）相对论动量）相对论动量vmPvcvm2201 一观测者测得一沿米尺长度匀速运动着的一观测者测得一沿米尺长度匀速运动着的米尺的长度为米尺的长度为0.5m0.5m。则此米尺以速度。则此米尺以速度v v m/sm/s接近观测者。接近观测者。【2.6108】 长度收缩长度收缩822220106 . 2231211

4、cvcvcvll例例1 1例例2 2某宇宙飞船以某宇宙飞船以 0.8c 的速度离开地球，若地球上接的速度离开地球，若地球上接收到它发出的两个信号之间的时间间隔为收到它发出的两个信号之间的时间间隔为 10s，则，则宇航员测出的相应的时间间隔为：宇航员测出的相应的时间间隔为：s.7 .16)(s;10)(s;8)(s;6)(DCBA答案：答案： （A） s68 . 01102tt 时间膨胀时间膨胀1、了解能量子及能量子假说提出的历史背景；了解能量子及能量子假说提出的历史背景；2、光子的能量、质量和动量公式；光子的能量、质量和动量公式；3、康普顿散射、玻尔氢原子理论、德布罗意公式、康普顿散射、玻尔氢

5、原子理论、德布罗意公式、 不确定关系式、四个量子数各有一小题；不确定关系式、四个量子数各有一小题；例题：例题：16-4、5习题：习题：16-4、5、6、9、11、16、17、18、21、 34、35、38、39、41第第16章章 量子物理基础量子物理基础n 可取可取 0，1，2，3，4，nhEnsJ10626634.h普朗克常数普朗克常数 频率为频率为 的的光是由能量光是由能量 =h=h 的光子组成的粒子流，这的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速些光子沿光的传播方向以光速 c c 运动。运动。 越高，光子能量越大；越高，光子能量越大；光子能量与光强无关；光子能量与光强无关； 一定时

6、，光强越大，光子数目越多；一定时，光强越大，光子数目越多；光子具有能量和动量。光子具有能量和动量。 波动性和粒波动性和粒子性的结合子性的结合hhp 爱因斯坦关系：爱因斯坦关系：理论上解决了黑体辐射能量随波长分布的规律问题理论上解决了黑体辐射能量随波长分布的规律问题212 hmWv爱因斯坦方程：爱因斯坦方程：光的光的照射能使金属体内的电子脱离束缚而从表面逸出。照射能使金属体内的电子脱离束缚而从表面逸出。当当 发生光电效应发生光电效应hW红限频率红限频率00 Wh逸出功截止电压截止电压212=aUhWmveee部分散射光波长变长。部分散射光波长变长。微观上是：光子与靶中微观上是：光子与靶中近乎静止

7、、自由近乎静止、自由的电子发生完全弹性碰撞，的电子发生完全弹性碰撞，交换能量、动量，交换能量、动量，部分散射光子的能量减少，动量也改变。部分散射光子的能量减少，动量也改变。散射光波长变化散射光波长变化)cos1 ()cos1 (C0cmh散射光波长变化最大值的一半：散射光波长变化最大值的一半：康普顿波长康普顿波长 m10432120.cmhC当当 k =1，2，3，取取 n = k+1，k+2，对应各线系，对应各线系4、氢原子光谱规律氢原子光谱规律21H211()Rkn实验得，里德堡常数实验得，里德堡常数 RH =1.0967758107 m-1基态能级基态能级 E1 = -13.6 eV21

8、nEEn氢原子能级氢原子能级基态基态轨道半径轨道半径 r1 = 0.053 nm12rnrn轨道半径轨道半径5、玻尔对、玻尔对氢原子光谱规律的解释氢原子光谱规律的解释定态，量子化能级；氢原子能级跃迁与辐射光谱，量子化轨道定态，量子化能级；氢原子能级跃迁与辐射光谱，量子化轨道mvhPh 计算物质波的波长用德布罗意关系计算物质波的波长用德布罗意关系0A2512V电子的德布罗意波长：电子的德布罗意波长：Vemh027、波函数的、波函数的模方模方代表粒子出现的几率密度代表粒子出现的几率密度波函数的标准条件是：波函数的标准条件是：连续、单值、有限连续、单值、有限8、由于实物粒子的波动性，粒子的位置和动量

9、，由于实物粒子的波动性，粒子的位置和动量，能量和时间能量和时间 不能同时准确测量。不能同时准确测量。6、微观粒子的波动性比较明显、微观粒子的波动性比较明显所以波函数必须满足归一化条件所以波函数必须满足归一化条件能量和时间的不确定关系：能量和时间的不确定关系：htE 意义：意义：在决定粒子坐标越准确在决定粒子坐标越准确的同时（即的同时（即 X 越小）决定粒越小）决定粒子在这坐标方向上动量分量的子在这坐标方向上动量分量的准确度就越差（准确度就越差（ P x 越大），越大），反之亦然。反之亦然。 222zyxPzPyPx1、激光产生的条件及特性，激光器的结构。练习题：、激光产生的条件及特性，激光器的结构。练习题： 17-1、 2、6、7。第第17章章产生激光的必要条件是产生激光的必要条件是： （1）粒子数反转，（）粒子数反转，（2）光学谐振腔）光学谐振腔实现粒子数反转的条件：实现粒子数反转的条件： （1）存在激活介质：有亚稳态的激发能级的物质）存在激活介质：有亚稳态的激发能级的物质 （2）能量输入系统：泵浦源）能量输入系统