《大學(xué)物理下教學(xué)課件》量子物理-文檔資料

1、大學(xué)物理下教學(xué)課件量子物理-文檔資料大學(xué)物理下教學(xué)課件量子物理-文檔資料愛因斯坦光電效應(yīng)方程根據(jù)能量守恒定律A為電子從金屬表面逸出時(shí)所需的逸出功。愛因斯坦光電效應(yīng)方程根據(jù)能量守恒定律A為電子從金屬表面逸出時(shí)2 康普頓散射2 康普頓散射光子電子電子光子自由電子開始時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)。能量守恒定律動(dòng)量守恒定律光子電子電子光子自由電子開始時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)。能量守恒定律動(dòng)量電子的康普頓波長 波長的偏移與散射物質(zhì)以及入射光的波長無關(guān)，僅決定于散射角。電子的康普頓波長 波長的偏移與散射物質(zhì)以及入射光的波長無關(guān)，解（1）例1 波長 的X射線與靜止的自由電子碰撞, 在與入射角成 角的方向上觀察, 問（2）光子的能量

2、損失了多少？（1）散射波長的改變量 為多少？（3）反沖電子獲得多少動(dòng)能？（2） 光子的能量損失 （3） 反沖電子的動(dòng)能光子的能量損失解（1）例1 波長 例2 一能量為4.0103eV的光子與一個(gè)靜止電子碰撞后，電子能獲得的最大動(dòng)能是多少？解：當(dāng)光子與電子正碰而折回時(shí)，能量損失最大， 這時(shí)光子的波長為：能量為：電子獲得的動(dòng)能：例2 一能量為4.0103eV的光子與一個(gè)靜止解：當(dāng)光子例3 康普頓散射中，入射光的波長為0.003nm，反沖電子速度為0.6c。求：散射光的波長及散射角。解：由已知，入射光子的能量 ，散射光子 的能量 電子獲得的動(dòng)能為而由相對(duì)論：例3 康普頓散射中，入射光的波長為0.00

3、3nm，反沖電子大學(xué)物理下教學(xué)課件量子物理-文檔資料定態(tài)假設(shè)。原子系統(tǒng)只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，電子繞核運(yùn)動(dòng)，不輻射電磁波。這些狀態(tài)稱為原子系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，并具有相應(yīng)的能量。頻率條件。當(dāng)原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)，發(fā)射或吸收一個(gè)光子。量子化條件。這些定態(tài)下，電子的角動(dòng)量必須滿足：3 玻爾氫原子理論定態(tài)假設(shè)。原子系統(tǒng)只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，電子繞核運(yùn)玻爾半徑原子中第n個(gè)穩(wěn)定軌道的半徑電子在第n個(gè)穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，基態(tài)能級(jí)氫原子系統(tǒng)具有量子化的能量值（能級(jí)）玻爾半徑原子中第n個(gè)穩(wěn)定軌道的半徑電子在第n個(gè)穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)n=4n=3n=2n=1r =r1r =4r1r =9r1r =

4、16r1萊曼系巴耳末系帕邢系n=4n=3n=2n=1r =r1r =4r1r =9r1r126534萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開系-1.51eV-3.39eV-13.6eV-0.85eV126534萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開系-1.51eV-3例、氫原子發(fā)射一條波長為=434nm的譜線。 問：1.該譜線屬于哪一線系？ 2.氫原子是從哪一能級(jí)躍遷到哪一能級(jí) 輻射出該譜線？ 3.最高能級(jí)為E5的大量氫原子最多能發(fā) 射幾個(gè)譜系？幾條譜線？解： 1. =434nm屬于可見光，巴耳末系。 2.氫原子是從5能級(jí)躍遷到2能級(jí)輻射的譜線。 3.最高能級(jí)為E5的大量氫原子最多能發(fā) 射4個(gè)譜系；10條譜線。例、氫原

5、子發(fā)射一條波長為=434nm的譜線。解： 1. 對(duì)于實(shí)物粒子，該粒子的德布羅意波（物質(zhì)波），波長為4 德布羅意波對(duì)于實(shí)物粒子，該粒子的德布羅意波（物質(zhì)波），波長為4 德布電子經(jīng)電場加速后：電子經(jīng)電場加速后：電子束穿過晶體薄片的衍射K電子雙縫干涉電子束穿過晶體薄片的衍射K電子雙縫干涉例1 假設(shè)電子運(yùn)動(dòng)的速度可與光速相比擬，則當(dāng) 電子的動(dòng)能等于其靜止能量 2 倍時(shí)，其德布 羅意波長是多少？（m0=9.1110-31kg)解例1 假設(shè)電子運(yùn)動(dòng)的速度可與光速相比擬，則當(dāng)解例2 電子與光子各具有波長0.20nm，它們 的動(dòng)量和能量各是多少？解 電子與光子的動(dòng)量都為：電子的能量為：光子的能量為：例2 電子

6、與光子各具有波長0.20nm，它們解 5 不確定度關(guān)系微觀粒子具有明顯的波性，在某位置上以一定的概率出現(xiàn)。粒子的位置不確定，但基本上出現(xiàn)在某區(qū)域，具有位置的不確定度。微觀粒子不可能同時(shí)具有確定的位置和動(dòng)量。粒子位置的不確定度越小，動(dòng)量的不確定度就越大。自由粒子的物質(zhì)波，不是單色波，波長有一定的范圍，使粒子的動(dòng)量變得不確定，具有動(dòng)量的不確定度。5 不確定度關(guān)系微觀粒子具有明顯的波性，在某位置上以一定的例如：子彈質(zhì)量為0.01kg，槍口直徑為0.5cm，子彈射出槍口時(shí)，橫向速度的不確定度又如：原子內(nèi)電子速度的不確定度。波動(dòng)性顯著，其運(yùn)動(dòng)需用在各處的概率分布描述。原子的線度約為10-10m。例如：子

7、彈質(zhì)量為0.01kg，槍口直徑為0.5cm，子彈射出6 波函數(shù)微觀粒子在某一時(shí)刻的位置，不能像經(jīng)典物理那樣確定，而需要用波函數(shù)描述它的狀態(tài)。物質(zhì)波是一種概率波。某一時(shí)刻，在某點(diǎn)處單位體積內(nèi)，粒子出現(xiàn)的概率：概率密度歸一化條件整個(gè)空間內(nèi)出現(xiàn)粒子的總概率等于1。6 波函數(shù)微觀粒子在某一時(shí)刻的位置，不能像經(jīng)典物理那樣確定7 勢阱中的粒子一維無限深勢阱勢能分布：粒子在保守力場的作用下，被限制在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。勢能曲線是勢阱。7 勢阱中的粒子一維無限深勢阱勢能分布：粒子在保守力場的作勢阱中的波函數(shù)和概率密度勢阱中的波函數(shù)和概率密度例1、已知粒子在一維無限深勢阱中運(yùn)動(dòng)，在n=1時(shí)，求粒子概率密度的最大值的

8、位置。解例1、已知粒子在一維無限深勢阱中運(yùn)動(dòng)，在n=1時(shí)，求粒子概率例2、已知粒子在寬度為a的一維無限深勢阱中運(yùn)動(dòng)，計(jì)算n=1時(shí)，在x1=a/4x2=3a/4區(qū)間找到粒子的概率。解例2、已知粒子在寬度為a的一維無限深勢阱中運(yùn)動(dòng)，解例3、一粒子被限制在相距為l的兩個(gè)不可穿透的壁之間。描述粒子狀態(tài)的波函數(shù)為 ，c為待定常量。求在0 區(qū)間發(fā)現(xiàn)該粒子的概率。 解例3、一粒子被限制在相距為l的兩個(gè)不可穿透的壁之間。描述粒子（1）能量量子化，主量子數(shù)8 氫原子的量子數(shù)（2）軌道角動(dòng)量量子化，角量子數(shù)（1）能量量子化，主量子數(shù)8 氫原子的量子數(shù)（2）軌道角動(dòng)（3）軌道角動(dòng)量的空間取向量子化，磁量子數(shù)角動(dòng)量在外磁場方向的投影必須滿足：