2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：量子物理基礎(chǔ)

1、量子物理基礎(chǔ)Planck普朗克Einstein愛因斯坦Compton康普頓Davisson戴維孫Wein維恩Rutherford盧瑟福Bohr玻爾Sommerfeld索末非lenard勒納德Thomson湯姆孫chadwick查德威克becquerel貝克勒爾Frank夫蘭克Hertz赫茲whbragg布拉格wlbragg布拉格bothe玻色Zeeman塞曼pauli泡利Stark斯達(dá)克Stern斯特恩李政道、楊振林weinberg溫伯格wigner魏格納Willson威爾孫braun布勞恩Salam薩拉姆Born波恩Heisenberg海森伯Schrdinger薛定諤deBroglie德布羅

2、易Feynman費(fèi)曼Dirac狄拉克Landau郎道吳健雄fermi費(fèi)米Mayer梅耶glashow格拉肖jensen吉孫丁肇忠Cooper庫伯霍金First Solvay Conference 1911輻射和量子1927年索耳威第五屆會(huì)議主題是電子與光學(xué)1933第七屆索耳威會(huì)議原子核的構(gòu)造和性質(zhì)Solvay Physics Congress, 1921第17章量子力學(xué)基礎(chǔ)1. 量子力學(xué)發(fā)展線索17.0章序黑體輻射研究能量子觀念光電效應(yīng)研究固體低溫比熱康普頓實(shí)驗(yàn)光量子觀念德布羅易假設(shè)波粒二象性量子力學(xué)體系2. 本章內(nèi)容結(jié)構(gòu)(1) 實(shí)物粒子的波粒二象性與不確定關(guān)系(2) 薛定諤方程的建立及初步應(yīng)

3、用(3) 原子中電子的存在狀況17.1微觀粒子的波粒二象性 一德布羅易物質(zhì)波觀念 1. 德布羅易物質(zhì)波觀念的提出光的波動(dòng)學(xué)說牛頓光的微粒說惠更斯光的波動(dòng)說物質(zhì)微粒的微粒說物質(zhì)微粒的波動(dòng)說物質(zhì)微粒的波粒二象性光電效應(yīng)光的波粒二象性2. 德布羅易物質(zhì)波觀念的數(shù)學(xué)表述 第二式推導(dǎo)結(jié)論：實(shí)物粒子不僅具有粒子性，同時(shí)也具有波動(dòng)性 實(shí)物粒子的波粒二象性是其內(nèi)稟屬性實(shí)物粒子的波粒二象性數(shù)學(xué)表述是通過類比光的波粒二象性得到的討論：I. 德布羅易關(guān)系式的物理意義 II.對實(shí)物粒子，德布羅易關(guān)系式的兩個(gè)公式互相獨(dú)立III. 物質(zhì)微粒的能量是指其總能量，而不是粒子的動(dòng)能 粒子低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可用粒子動(dòng)能代替其總能量求解

4、波長 例：電子的總能量可寫為 推算：物質(zhì)波波長計(jì)算公式；并得到低速近似計(jì)算公式 解：由狹義相對論 文獻(xiàn)查閱：文先俊，簡述建立量子力學(xué)基本原理的思想方法，高等函授學(xué) 報(bào)，1997，vol.4，p2933 3. 由德布羅易關(guān)系得到的若干結(jié)論 I 宏觀粒子的波長極小，僅顯示出極其微弱的波動(dòng)性例：已知：微塵：m1=10-15kg，v1=10-2m/s；小球： m2=10-3kg v2=10-1m/s；電子: m3=9.1110-31kg，v3=5107m/s求：它們各自的德布羅意波長 解：微塵小球電子(m)II 由德布羅易關(guān)系得到玻爾量子條件駐波條件：電子回轉(zhuǎn)一周的周長應(yīng)為其波長整數(shù)倍，即討論 作用量：稱與mrv有相同量綱的物理量為系統(tǒng)作用量 結(jié)論：當(dāng)微觀粒子的作用量與h可相比擬時(shí)，該系統(tǒng)稱量子系統(tǒng)思考題：無限深勢阱中粒子能 量量子化III 由德布羅易關(guān)系得到氫原子基態(tài)能量解：氫原子能量 E對r求極值，可得 () 小結(jié)：由德布