高二物理竞赛量子物理和电介质物理课件 (1).pptx

量子物理和电介质物理2 由于电子带负电，角动量与磁矩的矢量关系为若角动量是空间量子化的，那么磁矩也是空间量子化的，它们在空间 z 方向的投影也是量子化的，应有 一系列实验说明，这个结论是正确的。也应有 种。(ml-磁量子数)3加了磁场不加磁场Fzz原子射线4 4斯特恩正在观测银原子束通过非均匀的磁场时，分裂成了两束5 5斯特恩 盖拉赫实验 的意义 原子沉积层不是连续一片，而是分开的线，(2)提出了新的矛盾 l=0，应有一条沉积线。(3)提供了原子的“态分离”技术，至今仍适用。(1)证明了空间量子化的存在实验结果却有两条沉积线，这说明原来对原子中电子运动的描述是不完全的。说明角动量空间量子化的存在。6 6的影响很小 1925年乌伦贝克（G.E.Uhlenbeck）和古兹 电子不是质点，有固有的自旋角动量应的自旋磁矩 电子带负电，磁矩的方和相提出了大胆的假设：米特（S.Goudsmit）根据斯 盖实验的事实，向和自旋的方向应相反。7 7和朝下两种取向。这一经典图象若把电子视为r=10-16 m的小球，算出的电子表面速度 c!面对按经典图象理解所给出的“荒谬”结果，乌、古二人(当时不到25岁)曾想撤回自旋的论文，相对于外磁场方向（z），有朝上z按 S 估受到了泡利的责难。8 8“You are both young enough to allow yourselves some foolishness!”但他们的导师埃伦菲斯特(P.Ehrenfest)鼓励自旋角动量也应有 s 自旋量子数，mS 自旋磁量子数可给出自旋角动量的量子化：l=0,1,2(n1)自旋虽然不能用经典的图象来理解，但仍轨道角动量类比轨道角动量的量子化，然和角动量有关。道：9 9类似 ml 有2l+1种取法，mS应有 2s+1种取法。施 盖实验表明：量子力学给出：电子自旋是一种“内禀”运动，不是小球自转。1010自旋角动量在外磁场方向上只有两个分量:自旋角动量m ms称为自旋磁量子数式中自旋量子数 ，即11SzS电子的自旋角动量和自旋磁量子数ozSz12量子物理小结斯特藩玻耳兹曼定律 维恩位移定律 1.黑体辐射辐射公式：光电效应方程：红限频率：3.光电效应遏止电压和光电子的最大初动能关系：能量子：2.普朗克量子假设和辐射公式hv=e ehA/0=n n134.光的波粒二象性(爱因斯坦光子理论）光子的动量：光子的能量：5.康普顿效应康普顿散射公式：电子的康普顿波长：6.氢原子光谱波数公式：辐射公式：角动量量子化条件：n ne ehmc=2l lhmcp=2hr=nmLv=),3,2,1(LL=n147.微观粒子的波粒二象性和不确定关系德布罗意波关系式：不确定关系：8.薛定谔方程定态薛定谔方程：波函数 应满足单值、有限、连续等条件，薛定谔方程是量子力学的基本方程.一维无限深势阱中的粒子：vmhph=l l电介质的基本概念u定义:以正负电荷重心不重合的电极化方式传递、储存或记录电场的作用和影响的物质。u基本物理现象：极化u与绝缘体之关系：既与之密切相关、又有区别u绝缘体强调没有电荷之长程运动,电介质强调电荷之短程运动u绝缘体肯定是电介质并构成电介质之主体、然电介质不局限于绝缘体。电介质物理电介质物理-第第1章绪论章绪论X.M.Chen(陈湘明)Department of Materials Science&Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027Tel:87952112;E-mail:Web:http:/ 物质、材料、材料科学u物质的形态：凝聚态(固态、液态)、气态、等离子态u什么叫材料?u材料科学与工程学科的内涵u材料之分类u材料科学基础：物理化学、晶体学、材料物理(金属物理、半导体物理、电介质物理、)、物质按输运特性分类u载流子长程运动与位移传导、宏观电流u绝缘体（无载流子长程运动与位移）：大部分非金属单质与化合物u半导体：部分非金属单质与化合物u导体：金属、部分非金属u超导体：少部分非金属与金属u载流子短程运动与位移极化(Polarization)u电介质电介质材料的分类AntiferroelectrichysteresisP or DP or DP or DE电介质材料的主要应用u应用领域：电子、通讯、计算机、家电、军事、交通、u具体应用：u绝缘元件(Insulator elements)、基板(Substrates)、电子封装(Electronic packages)u电容器u压电元件(声纳、超声振子、速度与加速度传感器、蜂鸣器、压电马达、点火器、)u谐振器、滤波器、振荡器、微波天线、移相器、u红外报警器、温度传感器、电光元件、电介质领域的几个前沿方向u多铁性材料铁电磁体、磁电材料、磁介电材料、电子铁电体&巨介电材料u微波介质材料微波与毫米波响应、微波材料的超低损耗化、LTCC微波材料、u弛豫铁电材料弛豫铁电性的物理本质与结构根源、钨青铜陶瓷的驰豫铁电性、u无铅压电材料u铁电薄膜u铁电体的理论计算与预测Phase control in ferroics and multiferroics(Spaldin&Fiebig,Science 309,391,2005)In a multiferroic,the coexistence of at least two ferroic forms of ordering leads to additional interactions(green and black arrows).多铁性材料中的时间反演(Time-reversal)与空间反转(spatial-inversion)对称性 (a)铁磁体中磁矩m可以认为是由一个电荷沿着环形轨道运动产生的,图中箭头表示运动方向,空间反转操作并不改变磁矩的方向.(b)对铁电体来说,电偶极矩p可以认为是晶胞内正电荷偏离对称中心造成的,其显然与时间反演操作无关,但空间反转操作会使p反向.(c)同时包含铁电性和铁磁性的多铁性材料不可能有时间反演和空间反转对称性.