量子物理重点与知识点省公开课一等奖全国示范课微课金奖

第15章量子物理*重点与知识点*第1页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子假说（一）黑体辐射试验定律2、维恩位移定律WienDisplacementLawT

m=bb=2.897756×10-3m·K1、斯特藩-玻耳兹曼定律Stefan–BoltzmannLawM

(T)=

T4

=5.67

10-8W/m2K4MB(T)l2200KK1800K1600K

m第2页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子假说（二）普朗克能量子假说辐射黑体中分子和原子振动可视为线性谐振子，这些线性谐振子能够发射和吸收辐射能。这些谐振子只能处于一些分立状态，在这些状态下，谐振子能量不能取任意值，只能是某一最小能量

整数倍对频率为

谐振子,最小能量(能量子)

为:n为整数，称为量子数第3页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子假说（三）爱因斯坦光量子假说1、爱因斯坦光量子假说1）一束光是一束以光速C运动粒子流，这些粒子称为光量子（光子）Photon2）对于频率为

单色光

每个光子能量:W：逸出功当频率为

光照射金属时，一个电子整体只吸收一个光子依据能量守恒:2、爱因斯坦光电效应方程第4页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子假说3、光波粒二象性

光子静止质量:光子能量：2）光含有“波粒二象性”A)在有些情况(干涉、衍射、偏振等)下，光显示出波动性B)在另一些情况下(热辐射、光电效应等),显示出粒子性1）光子能量、质量与动量光子动量：第5页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子假说（四）康普顿效应碰撞过程中能量守恒消去

与V

可得,散射使波长偏移量为:电子康普顿波长:碰撞过程中动量守恒

e第6页二、氢原子玻尔理论

1913年玻尔在卢瑟福原子结构模型基础上，将量子化概念应用于原子系统，提出三条假设：(3)频率条件(1)定态假设(2)量子化条件第7页三、德布罗意假设这种和实物粒子相联络波称为德布罗意波或物质波。（一）德布罗意假设：

不但光含有波粒二象性，一切实物粒子(电子、原子、分子等)也都含有波粒二象性;含有确定动量

P

和确定能量

E实物粒子相当于频率为和波长为波,满足：（二）德布罗意波长第8页四、不确定性关系对于微观粒子不能同时用确定位置和

确定动量来描述.----------微观粒子“波粒二象”性详细表达第9页五、量子力学介绍微观粒子状态能够用波函数来描写，而波函数随时间演化，遵从薛定谔方程.1、波函数统计解释

t

时刻粒子出现在空间某点r

附近体积元dV

中概率，与波函数模平方及dV

成正比。单位体积内粒子出现概率概率密度：（一）、波函数第10页五、量子力学介绍微观粒子状态能够用波函数来描写，而波函数随时间演化，遵从薛定谔方程.2、波函数满足条件粒子在整个空间出现总概率等于1,即：波函数归一化条件波函数满足标准化条件：单值、连续、有限（一）、波函数第11页对于一维空间：粒子出现在

x～

x+dx区间内概率：概率密度：粒子出现在

x1～

x2区间内概率：波函数归一化条件第12页五、量子力学介绍微观粒子状态能够用波函数来描写，而波函数随时间演化，遵从薛定谔方程.（二）、一维定态薛定谔方程条件：若势能EP

(x)

与t无关，仅是坐标函数定态：微观粒子在空间各处出现概率与时间无关概率密度：第13页六、氢原子量子理论介绍、原子壳层结构（一）量子化条件和量子数

（量子力学中氢原子问题严格解）1、能量量子化和主量子数

PrincipalQuantumNumbern主量子数第14页六、氢原子量子理论介绍、原子壳层结构（一）量子化条件和量子数

（量子力学中氢原子问题严格解）2、角动量量子化和角量子数

AngularQuantumNumber电子绕核运动角动量：l

:(轨道)角（副）量子数第15页六、氢原子量子理论介绍、原子壳层结构（一）量子化条件和量子数

（量子力学中氢原子问题严格解）3、角动量空间量子化和磁量子数

MagneticQuantumNumberml

:(轨道)磁量子数当置于外磁场中，角动量L在空间取向只能取一些特定向，L在外磁场方向（Z

轴）投影也满足量子化条件：(2l+1)个第16页六、氢原子量子理论介绍、原子壳层结构（二）电子自旋电子自旋角动量大小s:自旋角量子数自旋磁量子数：电子自旋角动量在z轴分量第17页六、氢原子量子理论介绍、原子壳层结构（三）原子壳层结构1、电子状态由四个量子数(n、l、ml、ms)决定1)

主量子数

n

,

n=1,2,3,…2)

轨道角量子数

l

,

l=0,1,2,…,(n–1)3)

轨道磁量子数

ml

,

ml=0,

1,

2,…,

l4)自旋磁量子数

ms

,

ms=

1/2大致上决定原子中电子能量决定电子轨道角动量,对能量也有影响决定轨道角动量在外磁场方向上分量决定电子自旋角动量在外磁场方向上分量第18页六、氢原子量子理论介绍、原子壳层结构（三）原子壳层结构2、原子壳层结构

主量子数

n

相同电子属于同一壳层壳层n=1,

2,

3,

4,

5,

6,

….用K,L,M,N,O,P,….

表示同一壳层中(n相同)，l

相同电子组成同一分壳层分壳层用s,p,

d,f,…,

表示l=0，1,

2,

3,…,n－1用n、l

标识——原子组态，若有x个电子处于nl

态，记nlx第19页六、氢原子量子理论介绍、原子壳层结构（三）原子壳层结构3、原子壳层结构中电子填充标准1)泡利不相容原理一个多电子原子系统中，不可能有两个