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這是量子力學(xué)基礎(chǔ)ppt,包括了教學(xué)要求,經(jīng)典物理學(xué)的困難與舊量子論的誕生,實(shí)物粒子的波粒二象性,量子力學(xué)基本原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
量子力學(xué)基礎(chǔ)ppt是由紅軟PPT免費(fèi)下載網(wǎng)推薦的一款課件PPT類型的PowerPoint.
教學(xué)要求: 1.掌握微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征、量子力學(xué)基本假設(shè)。 2.掌握一維勢(shì)箱中粒子的Schrodinger方程及其解。 3.掌握微觀粒子的波粒二象性、德布羅意關(guān)系式和 測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。 4.掌握波函數(shù)的合格條件和正交歸一性;波函數(shù)的 物理意義。 5.掌握常見(jiàn)物理量的算符形式、算符的本征函數(shù)、 本征值、本征方程的概念; 6.掌握平均值公式及其簡(jiǎn)單應(yīng)用。 7.掌握定態(tài)薛定諤方程的直角坐標(biāo)形式及物理意義。 8.掌握一維勢(shì)箱粒子的概念、勢(shì)函數(shù)、薛定諤方程 及其解的應(yīng)用,了解一維勢(shì)箱結(jié)果對(duì)三維勢(shì)箱的 簡(jiǎn)單擴(kuò)展。 結(jié)構(gòu)化學(xué)是在原子、分子的水平上,深入到電子層次,研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及其宏觀性能關(guān)系的科學(xué)。 宏觀物體的運(yùn)動(dòng)可用經(jīng)典力學(xué)解釋,微觀粒子的運(yùn)動(dòng)遵循量子力學(xué)。對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的研究導(dǎo)致了相對(duì)論的誕生;對(duì)微觀體系的運(yùn)動(dòng)的研究導(dǎo)致了量子力學(xué)的誕生,相對(duì)論與量子力學(xué)是二十世紀(jì)物理學(xué)的兩大支柱。 1927年,海特勒和倫敦運(yùn)用量子力學(xué)成功解釋了氫分子的成因,標(biāo)志著量子化學(xué)的誕生,使化學(xué)由經(jīng)驗(yàn)科學(xué)向理論科學(xué)過(guò)渡。 §1-1量子力學(xué)產(chǎn)生的背景 一、經(jīng)典物理學(xué)的困難與舊量子論的誕生 1.黑體輻射與普朗克( planck)的量子論 任何物體都能受激吸收能量,又能自發(fā)輻射能量。物體在低溫時(shí)能吸收什么波長(zhǎng)的電磁波,在高溫時(shí)就會(huì)發(fā)射同樣波長(zhǎng)的電磁波。吸收光的本領(lǐng)越強(qiáng)的物體就越黑,高溫時(shí)發(fā)光的本領(lǐng)就越強(qiáng),因而越白。 黑體:一種能100%吸收照射到它上面的各種波長(zhǎng) 的光,同時(shí)也能發(fā)射各種波長(zhǎng)光的物體。 Rayleigh-Jeans(瑞利-金斯)用經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)進(jìn)行分析,把分子物理學(xué)中能量按自由度均分的原則用到電磁輻射上,推導(dǎo)出黑體輻射平衡時(shí),頻率在-d范圍內(nèi)強(qiáng)度公式: 對(duì) 作圖應(yīng)為一拋物線,在長(zhǎng)波處很接近實(shí)驗(yàn)曲線,在短波長(zhǎng)處與實(shí)驗(yàn)結(jié)果(能量趨于零)顯著不符(紫外災(zāi)難)。Wein(維恩)用經(jīng)典熱力學(xué)進(jìn)行解釋,假設(shè)輻射按波長(zhǎng)的分布類似于Maxwell的分子速率分布,所得公式在短波處與實(shí)驗(yàn)比較接近,但長(zhǎng)波處與實(shí)驗(yàn)曲線相差很大。 1900年,普朗克(M. Planck)量子化假設(shè): ①黑體內(nèi)分子、原子做簡(jiǎn)諧振動(dòng),稱諧振子,黑體是由不同頻率的諧振子組成。諧振子的能量是不連續(xù)的,只能取某一最小的能量單位0的整數(shù)倍,0被稱為能量子,它正比于振子頻率: E = n0 0=hγ0 γ0為諧振子的頻率,h為普朗克(planck)常數(shù) h = 6.624×10-27erg.sec = 6.624×10-34 J.s 2.光電效應(yīng)與光子學(xué)說(shuō)(光的粒子性) 光電效應(yīng):光照在金屬表面上,金屬發(fā)射出電子的現(xiàn)象。金屬中的電子從光獲得足夠的能量而逸出金屬,稱為光電子,由光電子組成的電流叫光電流。 ①在有兩個(gè)電極的真空玻璃管兩極分別加上正負(fù)電壓。當(dāng)光照在正極上,沒(méi)有電流產(chǎn)生;而當(dāng)光照在負(fù)極上則產(chǎn)生電流,光電流強(qiáng)度與光的強(qiáng)度成正比。 ②對(duì)于每一種金屬電極,僅當(dāng)入射光的頻率大于某一頻率時(shí),才有電流產(chǎn)生,稱臨閾頻率,與金屬性質(zhì)有關(guān)。 ③光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子的初動(dòng)能隨光的頻率增大而增加而與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。 ④入射光照射到金屬表面立即有電子逸出,二者幾乎無(wú)時(shí)間差。 根據(jù)光波的經(jīng)典圖象,光波的能量與它的強(qiáng)度(振幅的平方)成正比,而與頻率無(wú)關(guān)。因此只要有足夠的強(qiáng)度,任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應(yīng),而電子的動(dòng)能將隨著光強(qiáng)的增加而增加,與光的頻率無(wú)關(guān),這些經(jīng)典物理學(xué)家的推測(cè)與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符。 1905年愛(ài)因斯坦(A. Einstein)依據(jù)普朗克的能量子的思想,提出了光子說(shuō),圓滿地解釋了光電效應(yīng)。 ①光的能量是量子化的,最小能量單位是光子, 。 ②光為一束以光速運(yùn)動(dòng)的光子流,光的強(qiáng)度I正比于光子 的密度ρ,ρ為單位體元內(nèi)光子的數(shù)目。 ③光子具有質(zhì)量m,根據(jù)質(zhì)能聯(lián)系定律: 光子的質(zhì)量與光的頻率或波長(zhǎng)有關(guān),但光子沒(méi)有靜止質(zhì)量,根據(jù)相對(duì)論原理: 對(duì)于光子ν=c,所以靜止質(zhì)量m0為0,光子無(wú)靜止質(zhì)量。 例(1)質(zhì)量為0.01kg的子彈,運(yùn)動(dòng)速度為1000ms-1,若速度的不確定程度為其運(yùn)動(dòng)速度的1%,則其位置的不確定程度為: 可以用經(jīng)典力學(xué)處理 (2)運(yùn)動(dòng)速度為1000ms-1的電子,若速度的不確定程度為其運(yùn)動(dòng)速度的1%,則其位置的不確定程度為: 不確定關(guān)系式的應(yīng)用: ①可定性說(shuō)明原子中電子為什么不會(huì)掉進(jìn)原子核里去。 ②可定性說(shuō)明氫原子核外電子不可能處在玻爾軌道上運(yùn)動(dòng)。 ③關(guān)于譜線自然寬度的解釋。 §1-2 量子力學(xué)基本原理 1925-1926年科學(xué)家提出了兩個(gè)描述微觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律的力學(xué)理論:薛定諤(Schrodinger E)的波動(dòng)力學(xué), 數(shù)學(xué)工具是微分方程;海森堡的矩陣力學(xué),數(shù)學(xué)工具是線性代數(shù)。兩者是同一種力學(xué)規(guī)律的兩種不同的描述。 30個(gè)代狄拉克(Dirac P A M)把它們用更普遍的形式表述出來(lái),稱為量子力學(xué)。1932年海森堡、1933年薛定諤和狄拉克力學(xué)的貢獻(xiàn)獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 量子力學(xué)是描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué),微觀粒子的主要特征是能量量子化。量子力學(xué)是一個(gè)公理體系,建立在若干基本假設(shè)的基礎(chǔ)上。這些假設(shè)是不能被證明的,但從這些基本假設(shè)出發(fā),可推導(dǎo)出一些重要結(jié)論,用以解釋和預(yù)測(cè)許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的考驗(yàn),說(shuō)明作為這些基本假設(shè)是正確的。 經(jīng)典波也具有疊加性,如果一個(gè)波ψ可以由n個(gè)子波疊加而成,表明這個(gè)合成的波含有各種成分的子波。 量子力學(xué)中態(tài)的疊加在數(shù)學(xué)形式上與經(jīng)典波的疊加相同,物理本質(zhì)上有根本區(qū)別。 經(jīng)典波指n個(gè)波系互相干涉合成一個(gè)波系;量子力學(xué)中態(tài)的疊加指一個(gè)體系的n個(gè)不同態(tài)之間的相互干涉。 §1-3 量子力學(xué)基本原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用 一、一維無(wú)限深勢(shì)阱中的粒子 1.一維無(wú)限深勢(shì)阱模型 粒子在一維空間(x)運(yùn)動(dòng): V(χ)=0 ( 0 <χ
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