(精品)量子力学简介2-1.ppt

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1、本课时教学基本要求本课时教学基本要求1 1、正确、正确理解理解实物粒子实物粒子的波动性和德布罗意的波动性和德布罗意假设假设。2 2、理解理解不确定性关系不确定性关系;掌握用掌握用不确定性关系解题的方法不确定性关系解题的方法。3 3、理解波函数及其统计解释理解波函数及其统计解释第二十章、量子力学简介第二十章、量子力学简介第二十章、量子力学简介第二十章、量子力学简介20.1 实物粒子实物粒子的波动性的波动性一、德布罗意一、德布罗意(De.Broglie)假设：（假设：（1924年）年）德布罗意从德布罗意从哲哲学和对称性出发，认为一般实物粒子（如电子、质子、学和对称性出发，认为一般实物粒子（如电子、

2、质子、中子等）也应该具有波粒二象性，故提出假设：中子等）也应该具有波粒二象性，故提出假设：一个能量为一个能量为E、动量为动量为P的粒子，从波动观点看相当于的粒子，从波动观点看相当于具有波长为具有波长为、频率为、频率为 的波，这种波称为物质波。的波，这种波称为物质波。二、德布罗意波的实验验证：二、德布罗意波的实验验证：C.J.Davisson-L.H.Germer电子衍射实验电子衍射实验(1927年），年），研究电子束在晶体表面上散射研究电子束在晶体表面上散射量子力学简介量子力学简介量子力学简介量子力学简介G.P.Thomson的电子衍射实验（的电子衍射实验（1927年）年）研究电子束对金属箔的

3、透射，得到相同结果研究电子束对金属箔的透射，得到相同结果应该指出：应该指出：实物粒子的波动性必须在一定实物粒子的波动性必须在一定条件下才会表现出来条件下才会表现出来量子力学简介量子力学简介20.1 不确定性关系：不确定性关系：波粒二象性的必然结果波粒二象性的必然结果.不能同时既表现为波，又表现为粒子不能同时既表现为波，又表现为粒子.微观粒子在客观上不能同时具有确定的坐标及相应的动量微观粒子在客观上不能同时具有确定的坐标及相应的动量;不能同时具有确定的能量和寿命不能同时具有确定的能量和寿命!“不能同时精确地测量它们不能同时精确地测量它们”只是这一客观规律的必然结果只是这一客观规律的必然结果,与测

4、量方法无关与测量方法无关!与认识局限性无关与认识局限性无关!由此，由此，W.K.Heisenberg提出了著名的不确定性关系：提出了著名的不确定性关系：（实际上是研究经典物理学的适用范围）（实际上是研究经典物理学的适用范围）1.坐标和动量的不确定性关系：坐标和动量的不确定性关系：2.微观粒子的位置和动量不可能微观粒子的位置和动量不可能同时同时同时同时准确的确定准确的确定。量子力学简介量子力学简介量子力学简介量子力学简介2.能量和时间的不确定性关系：能量和时间的不确定性关系：微观粒子处于某一状态的时间和具有的能量不可能微观粒子处于某一状态的时间和具有的能量不可能同时同时同时同时确定。确定。说明了

5、经典物理学概念和规律的适用范围，分界线是说明了经典物理学概念和规律的适用范围，分界线是Plank常数常数h。量子力学简介量子力学简介20.3 波函数及其统计解释：波函数及其统计解释：描述微观粒子的运动状态或运动方程如何呢？描述微观粒子的运动状态或运动方程如何呢？(薛定谔薛定谔)E.Schrdinger提出用一个波函数提出用一个波函数 (r,t)来描述物质波，来描述物质波，称为物质波的波函数。称为物质波的波函数。一、一、波函数的引入：波函数的引入：平面波平面波:Y(x,t)=Acos2(t-x/)量子力学简介量子力学简介对对能量与动量恒定的自由粒子波函数能量与动量恒定的自由粒子波函数,由由德布罗

6、意波关系可得德布罗意波关系可得:二、二、波函数的统计解释：（波函数的统计解释：（1926年）年）(波恩波恩)M.Born认为，波函数本身不代表任何可测量物理量，认为，波函数本身不代表任何可测量物理量，其意义要从其意义要从统计概率统计概率去解释。去解释。而而空间一点的光子数是与光子在该点出现的概率成正比的。空间一点的光子数是与光子在该点出现的概率成正比的。所以：所以：概率与振幅平方成正比，概率与振幅平方成正比，此即粒子与波动的关联。此即粒子与波动的关联。计算机模拟计算机模拟电子双缝衍电子双缝衍射射 量子力学简介量子力学简介 对对单个单个光子、电子而言，在明纹处出现的概率大，光子、电子而言，在明纹处出现的概率大，在暗纹处出现的概率小。在暗纹处出现的概率小。因此，因此，Born认为：认为：在任一时刻，空间某一地点，微观粒子出现的在任一时刻，空间某一地点，微观粒子出现的概率概率与物质波的与物质波的强度强度（即波函数的（即波函数的振幅的平方振幅的平方）成正比。）成正比。即物质波的波函数必须满足单值、连续和有限的条件。即物质波的波函数必须满足单值、连续和有限的条件。量子力学简介量子力学简介量子力学简介量子力学简介作业：作业：20.120.220.620.1020.13