2021-2022学年高二物理竞赛课件：量子物理基础

1、量子物理基础Planck普朗克Einstein爱因斯坦Compton康普顿Davisson戴维孙Wein维恩Rutherford卢瑟福Bohr玻尔Sommerfeld索末非lenard勒纳德Thomson汤姆孙chadwick查德威克becquerel贝克勒尔Frank夫兰克Hertz赫兹whbragg布拉格wlbragg布拉格bothe玻色Zeeman塞曼pauli泡利Stark斯达克Stern斯特恩李政道、杨振林weinberg温伯格wigner魏格纳Willson威尔孙braun布劳恩Salam萨拉姆Born波恩Heisenberg海森伯Schrdinger薛定谔deBroglie德布罗

2、易Feynman费曼Dirac狄拉克Landau郎道吴健雄fermi费米Mayer梅耶glashow格拉肖jensen吉孙丁肇忠Cooper库伯霍金First Solvay Conference 1911辐射和量子1927年索耳威第五届会议主题是电子与光学1933第七届索耳威会议原子核的构造和性质Solvay Physics Congress, 1921第17章量子力学基础1. 量子力学发展线索17.0章序黑体辐射研究能量子观念光电效应研究固体低温比热康普顿实验光量子观念德布罗易假设波粒二象性量子力学体系2. 本章内容结构(1) 实物粒子的波粒二象性与不确定关系(2) 薛定谔方程的建立及初步应

3、用(3) 原子中电子的存在状况17.1微观粒子的波粒二象性 一德布罗易物质波观念 1. 德布罗易物质波观念的提出光的波动学说牛顿光的微粒说惠更斯光的波动说物质微粒的微粒说物质微粒的波动说物质微粒的波粒二象性光电效应光的波粒二象性2. 德布罗易物质波观念的数学表述 第二式推导结论：实物粒子不仅具有粒子性，同时也具有波动性 实物粒子的波粒二象性是其内禀属性实物粒子的波粒二象性数学表述是通过类比光的波粒二象性得到的讨论：I. 德布罗易关系式的物理意义 II.对实物粒子，德布罗易关系式的两个公式互相独立III. 物质微粒的能量是指其总能量，而不是粒子的动能 粒子低速运动时，可用粒子动能代替其总能量求解

4、波长 例：电子的总能量可写为 推算：物质波波长计算公式；并得到低速近似计算公式 解：由狭义相对论 文献查阅：文先俊，简述建立量子力学基本原理的思想方法，高等函授学 报，1997，vol.4，p2933 3. 由德布罗易关系得到的若干结论 I 宏观粒子的波长极小，仅显示出极其微弱的波动性例：已知：微尘：m1=10-15kg，v1=10-2m/s；小球： m2=10-3kg v2=10-1m/s；电子: m3=9.1110-31kg，v3=5107m/s求：它们各自的德布罗意波长 解：微尘小球电子(m)II 由德布罗易关系得到玻尔量子条件驻波条件：电子回转一周的周长应为其波长整数倍，即讨论 作用量：称与mrv有相同量纲的物理量为系统作用量 结论：当微观粒子的作用量与h可相比拟时，该系统称量子系统思考题：无限深势阱中粒子能 量量子化III 由德布罗易关系得到氢原子基态能量解：氢原子能量 E对r求极值，可得 () 小结：由德布