第一章序论ppt课件

1、第一章 序论一、经典物理学的困难二、光的波粒二象性三、原子构造的玻尔实际四、粒子的波粒二象性一、经典物理学的困难Newton 1、经典物理学机械物体的运动牛顿力学Maxwell(b) 电磁景象、光景象麦克斯韦方程(c) 热景象热力学及统计物理学二、经典物理学遇到的困难1、黑体辐射热辐射:由于物体内分子的热运动，物体向外辐射电磁波。辐射强度与物体的温度有关。绝对黑体：可以全部吸收照射到它上面的辐射而无反射1维恩公式：短波符合较好，长波出现明显差别。2瑞利-金斯公式：长波符合较好，短波出现明显差别。01234567891011能量密度瑞利-金斯线维恩线普朗克线波长(cm 104)3Planck 的

2、量子概念：黑体以h为能量单位不延续地发射和吸收频率为的能量， h 称为能量子。1/212Tcedcd2、光电效应光电子：光照射金属外表后从金属外表逸出的电子。光电子与入射光的频率有关， 当 0 产生光电子，而且数量与光强成正比。 当 0 不产生光电子，且与照射强度和时间无关。经典电磁实际：光的能量由光的强度决议，与光的频率无关。Einstein 以为该效应为能量为以为该效应为能量为hv的不延续的光量子产生的。的不延续的光量子产生的。0221Whvm3、康普顿效应1922)高频X射线被轻元素中的电子散射后，波长随散射角的增大而增大。经典的电磁实际以为：散射后的X射线波长不应改动。 受迫振动 光子

3、与电子的碰撞过程 能量和动量守恒22202/10cvcmcm220/1cvmvppc/ACBc220/1cvvcos/1cos220cvvmccsin/1sin220cvvmc2sin4220cm二、光的波粒二象性1、光的动摇性 杨氏双缝干涉实验2、光的粒子性 光电效应、康普顿效应3、光具有微粒和动摇的双重性质，即波粒二象性三、原子构造的玻尔实际1、原子的核形构造模型 -+-+Ze321Thomson 的枣糕模型Rutherfold 的行星模型 经典实际以为，带电粒子作加速运动时要辐射电磁波，同时，1原子系统的能量不断减少，电子的轨道半径将随之不断减 小，辐射的电磁波的频率将发生不断的变化。2

4、原子的核形构造是不稳定的，绕核运动的电子最终将落到 原子核上。2. 氢原子光谱的规律性R=1.096776*107m-1)11(22nkcRHRutherfold 的行星模型遇到的困难1原子存在一系列不延续的稳定形状，即定态，处于这些定态中的电子虽做相应的轨道运动，但不辐射能量。. , 3 , 2 , 1 ,nnvrmLe3当原子中的电子从一个轨道腾跃到另一轨道时，就对应于原子从某一定态跃迁到另一定态，这时才辐射或吸收一相应的光子。光子的能量由下式决议：BAEEh3 3、 原子构造的玻尔模型原子构造的玻尔模型2做定态运动的电子的角动量L的数量只能等于的整倍数。玻尔的量子论主要包括三个假设：玻尔

5、的量子论主要包括三个假设：索末菲的多自在度体系的量子化条件. , 3 , 2 , 1 ,nnhpdqq, p代表电子的广义坐标和动量， 表示对周期运动积分一个周期。 玻尔的量子论在氢原子问题上获得了很大的胜利。但由于该实际是经典力学与量子化条件相结合的产物，不能解释氦原子光谱。四、粒子的波粒二象性1、德布罗意波1924年，德布罗意提出一真实物微粒都具有波和粒子两方面的特性。 hE knph2、德布罗意关系 物质波的能量和动量可以表示为:自在粒子的能量和动量都是常量，所以它的频率和波矢都不变，即它是一个平面波。 )cos(tArk改写成复数方式： )(tiAerk描写自在粒子的平面波为)(tiA

6、erk称为德布罗意波假设一电子能量为10 keV，质量=9.110-28 g， 其波长为0.122 。3、戴维孙和革末的电子衍射实验证明了德布罗意波的存在，后来证明了不仅电子具有动摇性，其它微观粒子，如原子、质子和中子等都具有动摇性。电子的轨道角动量应满足： . , 2 , 1 ,2nnhnrpL4、由德布罗意关系可以得到玻尔的量子化条件 2r = n, n=1, 2, 驻波的条件电子绕原子核运动半径与电子波长的关系为在 19231927, 海森伯Heisenberg创建了矩阵力学，薛定谔 Schrdinger创建了动摇力学，两者是等价的，统称为量子力学5、量子力学的建立1927年在布鲁塞尔召

7、开的第五届索尔维会议爱因斯坦爱因斯坦 (Albert Einstein,18791955)，美籍德国犹太人，美籍德国犹太人， 是是20世纪最伟世纪最伟大的科学家，被公以为人类历史上最具有发明性才智的人物之一。他的名大的科学家，被公以为人类历史上最具有发明性才智的人物之一。他的名字与相对论密不可分，他创建的狭义和广义相对论使现代关于时间和时间字与相对论密不可分，他创建的狭义和广义相对论使现代关于时间和时间性质的想法发生突破性进展并给原子能的利用提供了实际根底。性质的想法发生突破性进展并给原子能的利用提供了实际根底。 因其对光因其对光电效应的解释获电效应的解释获1921年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。薛定

8、谔薛定谔Schrodinger，1887-1961奥地利实际物理学家，与爱因斯坦、奥地利实际物理学家，与爱因斯坦、玻尔、玻恩、海森伯等一同于玻尔、玻恩、海森伯等一同于20世纪世纪20年代后期，开展了量子力学。因建年代后期，开展了量子力学。因建立描画电子和其他亚原子粒子的运动的动摇方程，获得立描画电子和其他亚原子粒子的运动的动摇方程，获得1933年诺贝尔物理年诺贝尔物理奖。奖。海森伯海森伯Heisenberg 19071976德国实际物理学家，量子力学第一种有德国实际物理学家，量子力学第一种有效方式矩阵力学的创建者。效方式矩阵力学的创建者。玻恩玻恩 (Max Born 18821970)德国实际物理学家，量子力学的奠基人之一德国实际物理学家，量子力学的奠基人之一普朗克普朗克Max Planck 18581947德国物理学家，量子论的奠基人。德国物理学家，量子论的奠基人。玻尔玻尔 (Bohr Niels 18851962丹麦物理学家。因对原子构造和放射的