第15章量子物理重点与知识点优秀课件.ppt

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1、第15章量子物理重点与知识点第1页，本讲稿共20页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子 假说（一）黑体辐射的实验定律2、维恩位移定律 Wien Displacement LawT m=b b=2.89775610-3 mK1、斯特藩-玻耳兹曼定律 Stefan Boltzmann LawM(T)=T 4=5.67 10-8 W/m2K4MB(T)2200K2000K1800K1600Km第2页，本讲稿共20页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子 假说（二）普朗克能量子假说 辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状

2、态下，谐振子的能量不能取任意值，只能是某一最小能量 的整数倍对频率为 的谐振子,最小能量(能量子)为:n为整数，称为量子数第3页，本讲稿共20页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子 假说（三）爱因斯坦光量子假说1、爱因斯坦光量子假说1）一束光是一束以光速 C 运动的粒子流，这些粒子称为光量子（光子）Photon2）对于频率为 的单色光 每个光子的能量:W：逸出功当频率为 光照射金属时，一个电子整体只吸收一个光子根据能量守恒:2、爱因斯坦光电效应方程第4页，本讲稿共20页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子 假说3、光的波粒二象性 光子静止质量:光子的能量：2）光具有“波粒二象性”A)在有些情况

3、(干涉、衍射、偏振等)下，光显示出波动性B)在另一些情况下(热辐射、光电效应等),显示出粒子性1）光子的能量、质量与动量光子的动量：第5页，本讲稿共20页一、普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子 假说（四）康普顿效应碰撞过程中能量守恒消去 与V 可得,散射使波长的偏移量为:电子的康普顿波长:碰撞过程中动量守恒e第6页，本讲稿共20页二、氢原子的玻尔理论 1913年玻尔在卢瑟福的原子结构模型的基础上，将量子化概念应用于原子系统，提出三条假设：(3)频率条件(1)定态假设(2)量子化条件第7页，本讲稿共20页三、德布罗意假设这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波。（一）德布罗意假设：不仅光具有

4、波粒二象性，一切实物粒子(电子、原子、分子等)也都具有波粒二象性;具有确定动量 P 和确定能量 E 的实物粒子相当于频率为 和波长为 的波,满足：（二）德布罗意波长第8页，本讲稿共20页四、不确定性关系对于微观粒子不能同时用确定的位置和 确定的动量来描述.-微观粒子的“波粒二象”性的具体体现第9页，本讲稿共20页五、量子力学简介 微观粒子的状态可以用波函数来描写，而波函数随时间的演化，遵从薛定谔方程.1、波函数统计解释 t 时刻粒子出现在空间某点 r 附近体积元 dV 中的概率，与波函数模的平方及 dV 成正比。单位体积内粒子出现的概率概率密度：（一）、波函数第10页，本讲稿共20页五、量子力

5、学简介 微观粒子的状态可以用波函数来描写，而波函数随时间的演化，遵从薛定谔方程.2、波函数满足的条件粒子在整个空间出现的总概率等于 1,即：波函数归一化条件波函数满足的标准化条件：单值、连续、有限（一）、波函数第11页，本讲稿共20页对于一维空间：粒子出现在 x x+dx 区间内概率：概率密度：粒子出现在 x1 x2 区间内概率：波函数归一化条件第12页，本讲稿共20页五、量子力学简介 微观粒子的状态可以用波函数来描写，而波函数随时间的演化，遵从薛定谔方程.（二）、一维定态薛定谔方程条件：若势能 EP(x)与 t 无关，仅是坐标的函数定态：微观粒子在空间各处出现的概率与时间无关概率密度：第13

6、页，本讲稿共20页六、氢原子的量子理论简介、原子的壳层结构（一）量子化条件和量子数（量子力学中的氢原子问题的严格解）1、能量量子化和主量子数 Principal Quantum Numbern 主量子数第14页，本讲稿共20页六、氢原子的量子理论简介、原子的壳层结构（一）量子化条件和量子数（量子力学中的氢原子问题的严格解）2、角动量量子化和角量子数 Angular Quantum Number电子绕核运动的角动量：l:(轨道)角（副）量子数第15页，本讲稿共20页六、氢原子的量子理论简介、原子的壳层结构（一）量子化条件和量子数（量子力学中的氢原子问题的严格解）3、角动量空间量子化和磁量子数 M

7、agnetic Quantum Numberml:(轨道)磁量子数 当置于外磁场中，角动量 L在空间取向只能取一些特定的向，L 在外磁场方向（Z 轴）的投影也满足量子化条件：(2l+1)个第16页，本讲稿共20页六、氢原子的量子理论简介、原子的壳层结构（二）电子的自旋电子自旋角动量大小s:自旋角量子数自旋磁量子数：电子自旋角动量在 z 轴的分量第17页，本讲稿共20页六、氢原子的量子理论简介、原子的壳层结构（三）原子的壳层结构1、电子状态由四个量子数(n、l、m l、ms)决定1)主 量 子 数 n,n=1,2,3,2)轨道角量子数 l,l=0,1,2,(n 1)3)轨道磁量子数 ml,m l

8、=0,1,2,l4)自旋磁量子数 ms,m s=1/2大体上决定原子中的电子的能量决定电子的轨道角动量,对能量也有影响决定轨道角动量在外磁场方向上的分量决定电子自旋角动量在外磁场方向上的分量第18页，本讲稿共20页六、氢原子的量子理论简介、原子的壳层结构（三）原子的壳层结构2、原子的壳层结构 主量子数 n 相同的电子属于同一壳层壳层 n=1,2,3,4,5,6,.用 K,L,M,N,O,P,.表示 同一壳层中(n 相同)，l 相同的电子组成同一分壳层分壳层 用 s,p,d,f,表示 l=0，1,2,3,n1 用n、l 标记原子组态，若有x个电子处于n l 态，记n l x 第19页，本讲稿共20页六、氢原子的量子理论简介、原子的壳层结构（三）原子的壳层结构3、原子的壳层结构中电子的填充原则1)泡利不相容原理 一个多电子原子系统中，不可能有两个或两个以上的电子具有相同的状态,即不能有两个或两个以上的电子具有相同的（n,l,m l,ms）2)能量最小原理 基态原子中电子先填满能量小的壳层。原子处于未激发的正常状态时，在不违背泡利不相容原理的条件下，每个电子都趋向占据可能的最低能级，使原子系统的总能量尽可能的低。第20页，本讲稿共20页