量子力学(第一章).ppt
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1、12目目 录录 第第一一章章第第一一章章 绪绪绪绪 论论论论第第二二章章第第二二章章 波波函函数数和和薛薛定定谔谔方方程程波波函函数数和和薛薛定定谔谔方方程程 第第三三章章第第三三章章 量量子子力力学学中中的的力力学学量量量量子子力力学学中中的的力力学学量量第第四四章章第第四四章章 态态和和力力学学量量的的表表象象态态和和力力学学量量的的表表象象第第五五章章第第五五章章 微微扰扰理理论论微微扰扰理理论论第第六六章章第第六六章章 散散射射(碰碰撞撞)散散射射(碰碰撞撞)第第七七章章第第七七章章 自自旋旋与与全全同同粒粒子子自自旋旋与与全全同同粒粒子子 第八章第八章第八章第八章 量子力学若干进展量
2、子力学若干进展量子力学若干进展量子力学若干进展 RETURNRETURNRETURNRETURN3一一一一 、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系第一章第一章 绪绪 论论 二二二二 、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背景 三三三三 、量子力学的应用简介、量子力学的应用简介、量子力学的应用简介、量子力学的应用简介 RETURNRETURNRETURNRETURN4一一一一 、量子物理学的范围及其与经典物理学的关
3、系、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系第一章第一章 绪绪 论论 经典物理:经典物理:描述宏观物理现象,描述宏观物理现象,只涉及体系行只涉及体系行为的某些总的特征。为的某些总的特征。量子物理:量子物理:描述微观物理现象。主要研究微观粒描述微观物理现象。主要研究微观粒子的行为,如原子、中子、电子等的子的行为,如原子、中子、电子等的运动规律。运动规律。经典物理学定律是量子物理学定律的极限经典物理学定律是量子物理学定律的极限形式。量子物理学规律是自然界中最普遍的定形式。量子物理学规律是自然界中最普遍的定律之一。律之一。
4、RETURNRETURNRETURNRETURN5二二二二 、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背景 (一)(一)几个主要的经典物理学问题几个主要的经典物理学问题 (二)(二)经典物理学的困难与量子物理学的诞生经典物理学的困难与量子物理学的诞生 1.1.黑体辐射问题黑体辐射问题 2.2.光电效应问题光电效应问题 3.3.康普顿(康普顿(ComptonCompton)效应)效应4.4.原子结构及其光谱问题原子结构及其光谱问题RETURNRETURNRETURNRETURN6二二二二 、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背
5、景、量子物理学产生的历史背景、量子物理学产生的历史背景 (一)(一)几个主要的经典物理学问题几个主要的经典物理学问题 19 19世纪末、世纪末、2020世纪初经典物理学理论发展到世纪初经典物理学理论发展到相当完善的地步,一般的物理现象都可归结于经相当完善的地步,一般的物理现象都可归结于经典物理学理论。典物理学理论。1.1.行星运动行星运动牛顿力学牛顿力学 2.2.热运动热运动热力学与玻耳兹曼统计等理论热力学与玻耳兹曼统计等理论 3.3.电磁运动电磁运动麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组 RETURNRETURNRETURNRETURN7(二)(二)经典物理学的困难与量子物理学的诞生经典物理学的困难与
6、量子物理学的诞生 1.1.黑体辐射问题黑体辐射问题 一个能全部吸收投射在其上面的辐射而一个能全部吸收投射在其上面的辐射而无反射的物体称为绝对黑体,简称黑体。无反射的物体称为绝对黑体,简称黑体。能能量量密密度度 /10-4 cm0510热平衡时,只与黑体热平衡时,只与黑体的绝对温度的绝对温度 T T 有关有关而而与黑体的与黑体的形状形状和和材料材料无关无关。8(1 1)维恩()维恩(Wien)经验公式经验公式 高频部分与实验相符。高频部分与实验相符。(2 2)瑞利)瑞利-金斯金斯 (Rayleigh-Jeams)公式公式 低频部分与实验相符;低频部分与实验相符;紫外发散困难:紫外发散困难:时,时
7、,实验实验瑞利瑞利-金斯金斯维恩理论值维恩理论值T=1646T理论与实验发生巨大矛盾理论与实验发生巨大矛盾?9(3)普朗克普朗克(Planck)公式公式 普朗克普朗克普朗克普朗克 假说假说假说假说(19001900年):年):黑体分子(原子)可黑体分子(原子)可视为线性谐振子,视为线性谐振子,以以 h h(能量子)为能量单位(能量子)为能量单位不连续地发射和吸收辐射不连续地发射和吸收辐射能量(能量(h h称为普朗克常量)称为普朗克常量)普朗克普朗克Max Planck(1858-1947)因发现因发现因发现因发现能量子能量子能量子能量子荣荣荣荣获获获获1918191819181918年诺贝尔年
8、诺贝尔年诺贝尔年诺贝尔物理学奖物理学奖物理学奖物理学奖 普朗克公式:普朗克公式:普朗克公式:普朗克公式:10低频极限:低频极限:高频极限:高频极限:意义:意义:意义:意义:解决了物理学中的紫外实验困难问题解决了物理学中的紫外实验困难问题 统一了统一了维恩维恩和瑞利和瑞利 -金斯公式金斯公式 提出能量量子化的概念提出能量量子化的概念,奠定了量子理论基础奠定了量子理论基础 RETURNRETURNRETURNRETURN112.2.光电效应问题光电效应问题 光电效应:光电效应:光照射到金属表面上时,有电子从金光照射到金属表面上时,有电子从金 属表面上逸出的现象。属表面上逸出的现象。光的频率大于某一
9、定值(遏止频率)时,才光的频率大于某一定值(遏止频率)时,才有光电子逸出,与光强无关。有光电子逸出,与光强无关。光电子能量仅与光的频率有关,且成线性关系,光电子能量仅与光的频率有关,且成线性关系,与光强无关。光强只影响光电子数目。与光强无关。光强只影响光电子数目。当光的频率大于遏止频率时,不管光多么微弱,当光的频率大于遏止频率时,不管光多么微弱,光电子在光照的瞬间(光电子在光照的瞬间(1010-9-9s s)就会逸出。)就会逸出。经典理论的困难:经典理论的困难:光的能量决定于光的强度即波幅光的能量决定于光的强度即波幅,与频率无关。与频率无关。12爱因斯坦理论:爱因斯坦理论:爱因斯坦理论:爱因斯
10、坦理论:单色光的能量是成单色光的能量是成包的,每包大小为包的,每包大小为h h,当光照射金属表面时,当光照射金属表面时,这能量全部传给金属中这能量全部传给金属中的电子。电子用此能量的电子。电子用此能量来克服金属表面对它的来克服金属表面对它的束缚做功,剩余部分便束缚做功,剩余部分便是电子离开金属表面后是电子离开金属表面后的动能。的动能。因发现因发现因发现因发现光电效应光电效应光电效应光电效应和对和对和对和对理论物理学理论物理学理论物理学理论物理学的贡献荣的贡献荣的贡献荣的贡献荣获获获获19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦爱因斯
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- 量子力学 第一章
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