次课19-2物质波及不确定关系12级.ppt

1、,第19章 原子的量子理论,19.1 玻尔的氢原子理论 19.2 物质波及不确定关系 19.3 波函数 薛定谔方程 19.4 氢原子 多电子原子中电子的分布 *19.5 激光 *19.6 半导体 *19.7 原子核和基本粒子简介,19.1玻尔氢原子理论,1.玻尔的三条假设,a.定态能级假设:能级,b.角动量量子化假设:,E1、E2、E3 。,n=1、2、3、,c.频率条件：当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，放出或吸收一个光子，其频率满足：,19.1玻尔氢原子理论,2.讨论,a. 轨道半径的量子化：,b. 能量量子化：,c. 氢原子光谱：,d. n很大时，量子化特征消失,19.2 物质波及不确

2、定关系,光的波粒二象性 波动性：干涉、衍射、偏振 粒子性：热辐射,光电效应,散射等 同时具有，不同时显现,如此截然不同的图象却集中于一体，很难想象！ 世界真奇妙！,光的波粒二象性引起了法国Lous De Broglie的思考,19.2 物质波及不确定关系,一物质波 1.光的波粒二象性 波动性：干涉、衍射、偏振 粒子性：热辐射,光电效应,散射等 同时具有，不同时显现,式中：U为静止电子的加速电压,单位为(V) EK为电子的动能，单位为(eV) 推导：,1)假设(德布罗意公式)：,2).电子的德布罗意波长,或：,推导：,用电子伏特做单位,如：,与X射线的波长相当,3电子的衍射实验，德布罗意假设的验

3、证 a.戴维森革末实验(1927年做，1937年奖) 实验条件：,3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证,a戴维森革末实验 实验条件：,3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证,a戴维森革末实验,b. G.P.汤姆逊电子衍射实验 用高能电子打到多晶体的金属薄箔上，得到的电子衍射照片与X射线衍射照片相似，从而显示出了电子的波动性 1937年上述三人共享诺贝尔物理学奖,例1.求波长都等于0.2nm的光子与电子的动量、动能和总能量,解：,光子：,电子：,例2. 电子通过单缝的实验中，加速电压U=100V，垂直穿过 a = 2nm 的单缝，求： 加速后的速率； 电子相应的波长； 中央明纹的半角宽度,例3.求

4、质量为0.1毫克，运动速率为1厘米每秒的粒子的波长,宏观物体显示不出其波动性的一面,例4：动能为的1.53MeV电子的德布罗意波长是多少？,1.不确定关系 德国物理学家海森堡提出：,即：位置测得越准，动量测得越不准！ 电子处于某能态上的寿命越短，能级宽度越大,二.不确定关系,理想实验：一束平行电子射线垂直地射到宽度为a的狭缝上，衍射， 3. 讨论 1)不确定关系式表示电子的坐标及相应的动量不能同时准确测量 2)不确定关系取决于电子本身的固有特性波粒二象性，即精度、方法等都无济于事 3)对宏观物体讲不受此限制 4). 现在量子力学已证明：,2.不确定关系的推证（1927年，海森堡）,例1.已知一个光子沿x方向传播，其波长=500nm , 对波长的测量是相当准确的，=510-6nm , 求该光子坐标x的不确定度,例2.质量为m 的粒子位置的不