量子力學(xué)基礎(chǔ)最新課件

1、返返 回回上上 頁頁下下 頁頁目目 錄錄返返 回回上上 頁頁下下 頁頁一一. .氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律8-4 8-4 氫原子光譜氫原子光譜 玻爾的氫原子理論玻爾的氫原子理論2HKV32透鏡或光柵底片1 1、實(shí)驗(yàn)裝置：、實(shí)驗(yàn)裝置： 氫放氫放電管電管返返 回回上上 頁頁下下 頁頁氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)記錄氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)原理記錄氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)原理氫氫放放電電管管23 kV光闌光闌全息干板全息干板 三棱鏡三棱鏡（或光柵）（或光柵）光光 源源氫原子線狀光譜（攝譜儀）（攝譜儀）返返 回回上上 頁頁下下 頁頁2 2、氫原子光譜、氫原子光譜 ： 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁4

2、22nnB6 , 5 , 4 , 3nHHHHH3646A可見光區(qū)紫外區(qū)B 恒量，其值為恒量，其值為3646 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 18891889年瑞典物理學(xué)家年瑞典物理學(xué)家里德伯里德伯提出一個(gè)普遍方程提出一個(gè)普遍方程)11(22nkR, 2 , 1kkn )121(122nR里德伯常數(shù)1710096776. 14mBR422nnB返返 回回上上 頁頁下下 頁頁1.1.k k=1,=1,n n=2,3,=2,3, 萊曼系萊曼系, ,紫外區(qū)紫外區(qū)2.2.k k=2,=2,n n=3,4,=3,4, 巴爾末系巴爾末系3.3.k k=3,=3,n n=4,5,=4,5, 帕邢系帕邢系,

3、,紅外區(qū)紅外區(qū)4.4.k k=4,=4,n n=5,6,=5,6, 布拉開系布拉開系, ,紅外區(qū)紅外區(qū)5.5.k k=5,=5,n n=6,7,=6,7, 普芳德系普芳德系，紅外區(qū)，紅外區(qū)6.6.k k=6,=6,n n=7,8,=7,8, 哈菲萊系哈菲萊系, ,紅外區(qū)紅外區(qū) 18901890年里德伯年里德伯, ,里茲等人發(fā)現(xiàn)堿金屬原子光譜里茲等人發(fā)現(xiàn)堿金屬原子光譜有類似的規(guī)律有類似的規(guī)律)()(nTkT )11(22nkR返返 回回上上 頁頁下下 頁頁萊曼系巴耳末系帕邢系n1234k k=1,=1,n n=2,3,=2,3,萊曼系萊曼系k k=2,=2,n n=3,4,=3,4, 巴爾末系巴

4、爾末系k k=3,=3,n n=4,5,=4,5,帕邢系帕邢系)11(22nkRkn返返 回回上上 頁頁下下 頁頁二二. .玻爾的氫原子理論玻爾的氫原子理論返返 回回上上 頁頁下下 頁頁1910,粒子轟擊原子粒子轟擊原子, 盧瑟夫盧瑟夫 Rutherford 1871 -1937返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 湯姆生湯姆生利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來測(cè)量這種帶電粒子流的偏來測(cè)量這種帶電粒子流的偏轉(zhuǎn)程度，以轉(zhuǎn)程度，以推測(cè)粒子的重量。推測(cè)粒子的重量。粒子愈重，愈不易被偏折；粒子愈重，愈不易被偏折；磁場(chǎng)愈強(qiáng)，粒子被偏折愈厲害。測(cè)量這些粒子被偏折的程磁場(chǎng)愈強(qiáng)，粒子被偏折愈厲害。測(cè)量這些粒子被偏折的程

5、度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，就能間接地測(cè)出其質(zhì)量，亦即能得出粒子度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，就能間接地測(cè)出其質(zhì)量，亦即能得出粒子所帶電荷與其質(zhì)量之比。所帶電荷與其質(zhì)量之比。 湯姆生的陰極射線實(shí)驗(yàn)湯姆生的陰極射線實(shí)驗(yàn) 湯姆生與其他青年物理學(xué)家一起湯姆生與其他青年物理學(xué)家一起, ,研究為什么氣體在研究為什么氣體在X X射線照射下會(huì)變成電的導(dǎo)體。他推測(cè)：這種射線照射下會(huì)變成電的導(dǎo)體。他推測(cè)：這種導(dǎo)電性，導(dǎo)電性，可能可能是在是在X X射線的作用下，產(chǎn)生了射線的作用下，產(chǎn)生了某種帶正電的和帶負(fù)電的微某種帶正電的和帶負(fù)電的微粒粒。他甚至認(rèn)為：這些帶電微粒。他甚至認(rèn)為：這些帶電微?？赡芫褪窃拥囊徊糠挚赡芫褪窃拥囊徊糠?。這種想法，在

6、當(dāng)時(shí)不能接受，這種想法，在當(dāng)時(shí)不能接受，世界上哪有比原子更小的東世界上哪有比原子更小的東西呢？西呢？ 為了搞清楚通電玻璃管內(nèi)從陰極發(fā)出的射線就是由那為了搞清楚通電玻璃管內(nèi)從陰極發(fā)出的射線就是由那些連續(xù)發(fā)射的粒子所組成。湯姆生想些連續(xù)發(fā)射的粒子所組成。湯姆生想稱量出這些粒子的重稱量出這些粒子的重量量。可是怎么去稱量那么小的粒子呢？?？墒窃趺慈シQ量那么小的粒子呢？返返 回回上上 頁頁下下 頁頁18971897年年，湯姆生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指出，湯姆生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指出，陰極射線是陰極射線是由速度很由速度很高高( (每秒每秒1010萬公里萬公里) )的的帶負(fù)電的粒子帶負(fù)電的粒子組成的。起初稱為組成的。起初稱為“粒粒

7、子子”，后來借用了以前人們對(duì)，后來借用了以前人們對(duì)電荷電荷最小單位的命名，稱之最小單位的命名，稱之為為“電子電子”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陰極射線粒子的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陰極射線粒子的電荷與質(zhì)量電荷與質(zhì)量之比之比與陰極所用的物質(zhì)無關(guān)。也就是說，用任何物質(zhì)做陰與陰極所用的物質(zhì)無關(guān)。也就是說，用任何物質(zhì)做陰極射線管的陰極，都可以發(fā)出同樣的粒子流，這表示極射線管的陰極，都可以發(fā)出同樣的粒子流，這表示任何任何元素的原子中都含有電子。元素的原子中都含有電子。返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 電子電子 的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)1898 -湯姆遜湯姆遜J.J湯姆遜湯姆遜1906 J.J湯姆孫湯姆孫 英國(guó)英國(guó) 通過氣通過氣體電傳導(dǎo)性

8、的研究，測(cè)出電體電傳導(dǎo)性的研究，測(cè)出電子的電荷與質(zhì)量的比值子的電荷與質(zhì)量的比值 獲諾獲諾貝物理獎(jiǎng)貝物理獎(jiǎng)返返 回回上上 頁頁下下 頁頁從電子的發(fā)現(xiàn)看科學(xué)實(shí)驗(yàn)從電子的發(fā)現(xiàn)看科學(xué)實(shí)驗(yàn) 紀(jì)念湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子一百周年紀(jì)念湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子一百周年 1919世紀(jì)末，物理學(xué)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，牛頓力學(xué)熱力學(xué)電磁世紀(jì)末，物理學(xué)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，牛頓力學(xué)熱力學(xué)電磁學(xué)和光學(xué)，都已經(jīng)建立了比較完善的理論體系，并在應(yīng)用上也取得學(xué)和光學(xué)，都已經(jīng)建立了比較完善的理論體系，并在應(yīng)用上也取得了輝煌的成就，所有的物理現(xiàn)象幾乎都得到了完滿的解釋。了輝煌的成就，所有的物理現(xiàn)象幾乎都得到了完滿的解釋。1919世紀(jì)世紀(jì)2020世紀(jì)之交，

9、實(shí)驗(yàn)上出現(xiàn)了一系列重大的發(fā)現(xiàn)，打破了物理學(xué)世紀(jì)之交，實(shí)驗(yàn)上出現(xiàn)了一系列重大的發(fā)現(xiàn)，打破了物理學(xué) 界這沉悶的氣氛，引起了許多物理學(xué)家更深入的思考和探索，從而界這沉悶的氣氛，引起了許多物理學(xué)家更深入的思考和探索，從而揭開了現(xiàn)代物理學(xué)的序幕。電子的發(fā)現(xiàn)不僅打開了原子的大門，而揭開了現(xiàn)代物理學(xué)的序幕。電子的發(fā)現(xiàn)不僅打開了原子的大門，而且開創(chuàng)了近代粒子物理實(shí)驗(yàn)的先河。對(duì)氣體放電現(xiàn)象的研究導(dǎo)致了且開創(chuàng)了近代粒子物理實(shí)驗(yàn)的先河。對(duì)氣體放電現(xiàn)象的研究導(dǎo)致了陰極射線的發(fā)現(xiàn)，許多物理學(xué)家對(duì)陰極射線的實(shí)驗(yàn)研究奠定了湯姆陰極射線的發(fā)現(xiàn)，許多物理學(xué)家對(duì)陰極射線的實(shí)驗(yàn)研究奠定了湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)?，F(xiàn)在我們?cè)賮碇販仉?/p>

10、子被發(fā)現(xiàn)的過程仍能遜發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。現(xiàn)在我們?cè)賮碇販仉娮颖话l(fā)現(xiàn)的過程仍能夠?qū)W到許多有關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)，從中得到啟示。夠?qū)W到許多有關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)，從中得到啟示。 電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn) 對(duì)陰極射線的本性做出正確答案的是英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)對(duì)陰極射線的本性做出正確答案的是英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室教授驗(yàn)室教授 J.J.J.J.湯姆遜。有關(guān)陰極射線的迷引了他濃厚的興趣。從湯姆遜。有關(guān)陰極射線的迷引了他濃厚的興趣。從18901890年起，他帶領(lǐng)著學(xué)生進(jìn)行陰極射線的研究。他思索著用什么方年起，他帶領(lǐng)著學(xué)生進(jìn)行陰極射線的研究。他思索著用什么方法可以揭開這個(gè)迷呢？他對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了考察，認(rèn)為克魯克斯

11、法可以揭開這個(gè)迷呢？他對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了考察，認(rèn)為克魯克斯等人的帶電微粒學(xué)說更符合實(shí)際。要是陰極射線是一種帶電的微粒等人的帶電微粒學(xué)說更符合實(shí)際。要是陰極射線是一種帶電的微粒（原子或分子），那么它不僅能在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，也應(yīng)該在電場(chǎng)中偏（原子或分子），那么它不僅能在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，也應(yīng)該在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)。湯姆遜還認(rèn)為更重要的是應(yīng)該設(shè)法測(cè)出陰極射線中那些粒子的轉(zhuǎn)。湯姆遜還認(rèn)為更重要的是應(yīng)該設(shè)法測(cè)出陰極射線中那些粒子的質(zhì)量。為此，他進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)：質(zhì)量。為此，他進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)： 1 1、直接測(cè)量陰極射、直接測(cè)量陰極射線管所攜帶的電荷。他將佩蘭實(shí)驗(yàn)裝置做了改進(jìn)，將連到靜電的電線管所攜帶的電荷

12、。他將佩蘭實(shí)驗(yàn)裝置做了改進(jìn)，將連到靜電的電荷接收器（法拉第圓桶）安裝在真空管的一側(cè)，不加磁場(chǎng)時(shí)，沒有荷接收器（法拉第圓桶）安裝在真空管的一側(cè)，不加磁場(chǎng)時(shí)，沒有 電荷進(jìn)入接受器，加上磁場(chǎng)時(shí)，使陰極射線偏轉(zhuǎn)，當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到某一電荷進(jìn)入接受器，加上磁場(chǎng)時(shí)，使陰極射線偏轉(zhuǎn)，當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到某一值時(shí)，接收值時(shí)，接收 器接收到的電荷劇增，說明電荷確實(shí)來自于陰極射線器接收到的電荷劇增，說明電荷確實(shí)來自于陰極射線。 2 2、使陰極射線受靜電偏轉(zhuǎn)。、使陰極射線受靜電偏轉(zhuǎn)。J.J.J.J.湯姆遜重復(fù)了赫茲的靜電場(chǎng)偏湯姆遜重復(fù)了赫茲的靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn), ,起起 初和赫茲一樣沒有看到陰極射線的偏轉(zhuǎn)?？磥?，湯姆遜初和赫茲一樣

13、沒有看到陰極射線的偏轉(zhuǎn)?？磥?，湯姆遜將得到和赫茲相同的結(jié)論了?？墒牵?xì)心的湯姆遜沒有放過實(shí)驗(yàn)中將得到和赫茲相同的結(jié)論了?？墒?，細(xì)心的湯姆遜沒有放過實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的哪怕是非常細(xì)微的異?，F(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)在金屬板上外加電壓的出現(xiàn)的哪怕是非常細(xì)微的異?，F(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)在金屬板上外加電壓的瞬間陰極射線出現(xiàn)了短暫的偏轉(zhuǎn)，然后很快的回瞬間陰極射線出現(xiàn)了短暫的偏轉(zhuǎn)，然后很快的回 到管壁標(biāo)尺的中到管壁標(biāo)尺的中點(diǎn)。湯姆遜抓住這瞬間的異常，分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能原因。他點(diǎn)。湯姆遜抓住這瞬間的異常，分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能原因。他認(rèn)為現(xiàn)在的裝置中沒有觀察到持續(xù)而穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)很可能是由于放電認(rèn)為現(xiàn)在的裝置中沒有觀察到持續(xù)而穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)很

14、可能是由于放電管內(nèi)氣體的存在。當(dāng)陰極射線穿過氣體時(shí)會(huì)使氣體成為導(dǎo)電體，射管內(nèi)氣體的存在。當(dāng)陰極射線穿過氣體時(shí)會(huì)使氣體成為導(dǎo)電體，射線將被導(dǎo)電體包圍起來，屏蔽了電場(chǎng)的作用。由此，他提出了新的線將被導(dǎo)電體包圍起來，屏蔽了電場(chǎng)的作用。由此，他提出了新的要求，實(shí)驗(yàn)必須在更高的真空中進(jìn)行。湯姆遜利用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的要求，實(shí)驗(yàn)必須在更高的真空中進(jìn)行。湯姆遜利用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的真空技術(shù)，將放電管內(nèi)的空氣一直抽到只剩真空技術(shù)，將放電管內(nèi)的空氣一直抽到只剩 下極少量的空氣時(shí)，下極少量的空氣時(shí)，終于排除了電離氣體的屏蔽作用，使陰極射線在電場(chǎng)中發(fā)終于排除了電離氣體的屏蔽作用，使陰極射線在電場(chǎng)中發(fā) 生了穩(wěn)生了穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)，

15、偏轉(zhuǎn)的方向表明陰極射線帶的時(shí)負(fù)電荷、取得了突破性定的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的方向表明陰極射線帶的時(shí)負(fù)電荷、取得了突破性的實(shí)的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果。驗(yàn)結(jié)果。 3 3、用不同的方法測(cè)量了陰極射線的荷質(zhì)比。一種、用不同的方法測(cè)量了陰極射線的荷質(zhì)比。一種方法是在一只特制的陰極方法是在一只特制的陰極 射線管上進(jìn)行的，見圖射線管上進(jìn)行的，見圖3 3所示。在管子的所示。在管子的中間有一隊(duì)金屬電極中間有一隊(duì)金屬電極D D和和E E，在管子端部，在管子端部 的管壁上貼了一長(zhǎng)標(biāo)有刻的管壁上貼了一長(zhǎng)標(biāo)有刻度的標(biāo)尺，當(dāng)接通電源以后，從陰極度的標(biāo)尺，當(dāng)接通電源以后，從陰極C C發(fā)出的陰極射線發(fā)出的陰極射線 成為細(xì)束，成為細(xì)束，然后穿過金屬板

16、然后穿過金屬板D D和和E E間的空間，最后打在管壁標(biāo)尺的中心，并發(fā)出間的空間，最后打在管壁標(biāo)尺的中心，并發(fā)出 熒光。如果在電極熒光。如果在電極D D和和E E上加上一定的電壓，陰極射線就被推向一邊上加上一定的電壓，陰極射線就被推向一邊，不再達(dá)到，不再達(dá)到 標(biāo)尺的中心，從管壁的標(biāo)尺上很容易得出偏依大小。標(biāo)尺的中心，從管壁的標(biāo)尺上很容易得出偏依大小。在管子的兩側(cè)各加一個(gè)通在管子的兩側(cè)各加一個(gè)通 電線圈，以產(chǎn)生垂直與電場(chǎng)的磁場(chǎng)。湯電線圈，以產(chǎn)生垂直與電場(chǎng)的磁場(chǎng)。湯姆遜巧妙地將電場(chǎng)和磁場(chǎng)結(jié)合起來，選姆遜巧妙地將電場(chǎng)和磁場(chǎng)結(jié)合起來，選 擇合適的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，可擇合適的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，可以使磁場(chǎng)產(chǎn)生的作用力恰

17、好等于電場(chǎng)產(chǎn)生的作用力，以使磁場(chǎng)產(chǎn)生的作用力恰好等于電場(chǎng)產(chǎn)生的作用力， 也就是說，也就是說，由陰極射線束打在管壁上所引起的熒光不受到任何偏轉(zhuǎn)，這樣可以由陰極射線束打在管壁上所引起的熒光不受到任何偏轉(zhuǎn)，這樣可以 從電場(chǎng)和磁場(chǎng)的大小計(jì)算出陰極射線的速度。再根據(jù)陰極射線在電從電場(chǎng)和磁場(chǎng)的大小計(jì)算出陰極射線的速度。再根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)下引起的場(chǎng)下引起的 熒光點(diǎn)的偏移，就可以算出陰極射線中粒子的荷質(zhì)比熒光點(diǎn)的偏移，就可以算出陰極射線中粒子的荷質(zhì)比e/me/m。另一種方法是測(cè)量陽極的溫升。陰極射線打擊到陽極，會(huì)引。另一種方法是測(cè)量陽極的溫升。陰極射線打擊到陽極，會(huì)引起陽極的溫度升起陽極的溫度升 高。高。J

18、.J.J.J.湯姆遜把熱電藕接到陽極，測(cè)量它的溫湯姆遜把熱電藕接到陽極，測(cè)量它的溫度變化。根據(jù)溫升和陽極的熱容度變化。根據(jù)溫升和陽極的熱容 量可以計(jì)算出粒子的動(dòng)能，再?gòu)牧靠梢杂?jì)算出粒子的動(dòng)能，再?gòu)年帢O射線在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的曲率半徑，推算出陰極陰極射線在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的曲率半徑，推算出陰極 射線的荷質(zhì)比與射線的荷質(zhì)比與速度。兩種不同的方法得到的結(jié)果相近，荷質(zhì)比都是速度。兩種不同的方法得到的結(jié)果相近，荷質(zhì)比都是e/m(1011e/m(1011庫(kù)庫(kù)侖侖/ /千克。千克。J.J.J.J.湯湯 姆遜進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，改變放電管的形狀、改姆遜進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，改變放電管的形狀、改變管內(nèi)氣體的壓力，甚至改變陰極物質(zhì)

19、的材料或改變管內(nèi)氣體的種變管內(nèi)氣體的壓力，甚至改變陰極物質(zhì)的材料或改變管內(nèi)氣體的種類，測(cè)得的荷質(zhì)比均不變。類，測(cè)得的荷質(zhì)比均不變。18971897年年4 4月月3030日，日，J.J.J.J.湯姆遜向英國(guó)皇湯姆遜向英國(guó)皇家研究所報(bào)告了自己的工作，后又以家研究所報(bào)告了自己的工作，后又以 論陰極射線論陰極射線為題發(fā)表了為題發(fā)表了自己的論文。他指出陰極射線粒子的自己的論文。他指出陰極射線粒子的e/me/m值比起電解值比起電解 的氫離子的氫離子e/me/m值大得多，約值大得多，約17001700倍。原因何在呢？不是陰極射線粒子的質(zhì)量比氫倍。原因何在呢？不是陰極射線粒子的質(zhì)量比氫 粒子小得多，就是它的電

20、荷比氫粒子的電荷大得多，或兩者兼而有粒子小得多，就是它的電荷比氫粒子的電荷大得多，或兩者兼而有之。之。J.J.J.J.湯姆湯姆 遜認(rèn)為，根據(jù)勒納德的薄鋁窗實(shí)驗(yàn)，陰極射線粒子遜認(rèn)為，根據(jù)勒納德的薄鋁窗實(shí)驗(yàn)，陰極射線粒子的質(zhì)量應(yīng)該很小，比普通分子的質(zhì)量應(yīng)該很小，比普通分子 小得多，才能解釋陰極射線透過薄小得多，才能解釋陰極射線透過薄鋁窗的事實(shí)。接著，鋁窗的事實(shí)。接著，J.J.J.J.湯姆遜和他的學(xué)生們用幾種方法直接測(cè)量湯姆遜和他的學(xué)生們用幾種方法直接測(cè)量到了陰極射線載荷子所到了陰極射線載荷子所 帶的電量。其中一種方法是采用威爾遜（帶的電量。其中一種方法是采用威爾遜（C.T.R.WilsonC.T.

21、R.Wilson）發(fā)明的云室，即帶電粒子可以作為一個(gè)核心使它周）發(fā)明的云室，即帶電粒子可以作為一個(gè)核心使它周圍的水蒸氣凝成小水滴的方法，測(cè)量了陰極射線粒子所帶的電荷量圍的水蒸氣凝成小水滴的方法，測(cè)量了陰極射線粒子所帶的電荷量與稀溶液電解中一個(gè)氫離子所攜帶的電荷量是相等的。與稀溶液電解中一個(gè)氫離子所攜帶的電荷量是相等的。18991899年，年，J. J. J.J.湯姆遜采用斯坦尼（湯姆遜采用斯坦尼（G.T.StoneyG.T.Stoney）的）的“電子電子”一詞來表示陰極射一詞來表示陰極射線粒子。線粒子。“電子電子”原是斯坦尼在原是斯坦尼在18911891年用于表示電的自然單位。這年用于表示電的

22、自然單位。這樣，樣，J.J.J.J.湯姆遜最終解開了陰極射線之謎，發(fā)現(xiàn)了電子。隨后，他湯姆遜最終解開了陰極射線之謎，發(fā)現(xiàn)了電子。隨后，他又研究又研究 了許多新現(xiàn)象，以證明電子存在的普遍性。光電效應(yīng)是了許多新現(xiàn)象，以證明電子存在的普遍性。光電效應(yīng)是18871887年赫茲發(fā)現(xiàn)的，但光電流的本質(zhì)一直沒有搞清。年赫茲發(fā)現(xiàn)的，但光電流的本質(zhì)一直沒有搞清。18991899年，年，J. J. J.J.湯姆遜用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)法測(cè)定了光電效應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子的荷質(zhì)比湯姆遜用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)法測(cè)定了光電效應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子的荷質(zhì)比e/me/m。他用鋅板。他用鋅板 作為陰極，平行的陽極約距作為陰極，平行的陽極約距1 1厘米，紫外光照

23、射在厘米，紫外光照射在鋅板上，從鋅板上發(fā)射出來的鋅板上，從鋅板上發(fā)射出來的 光電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速，向陽極運(yùn)動(dòng)光電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速，向陽極運(yùn)動(dòng)，整個(gè)裝置處于磁場(chǎng)，整個(gè)裝置處于磁場(chǎng)H H之中。在磁場(chǎng)的作用下，光電子作圓弧運(yùn)動(dòng)之中。在磁場(chǎng)的作用下，光電子作圓弧運(yùn)動(dòng)，只要磁場(chǎng)足夠強(qiáng)，總可以使這些粒子返回陰極，于是極間電，只要磁場(chǎng)足夠強(qiáng)，總可以使這些粒子返回陰極，于是極間電 流流降至零。根據(jù)電壓、磁場(chǎng)和極間距離，可計(jì)算出光電粒子的荷質(zhì)比降至零。根據(jù)電壓、磁場(chǎng)和極間距離，可計(jì)算出光電粒子的荷質(zhì)比e/me/m，它與，它與 陰極射線的荷質(zhì)比相近，這就肯定了光電流和陰極射線陰極射線的荷質(zhì)比相近，這就肯定了光電流和陰

24、極射線實(shí)質(zhì)相同，都是高速運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)相同，都是高速運(yùn)動(dòng) 的電子流。熱電發(fā)射效應(yīng)是的電子流。熱電發(fā)射效應(yīng)是18841884年愛迪年愛迪生生(T.Edison)(T.Edison)發(fā)現(xiàn)的，稱愛迪生效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的，稱愛迪生效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)在 白熾燈泡中，白白熾燈泡中，白熾碳絲加熱后有負(fù)電逸出。熾碳絲加熱后有負(fù)電逸出。J.J.J.J.湯姆遜同樣用磁場(chǎng)截止法測(cè)其荷湯姆遜同樣用磁場(chǎng)截止法測(cè)其荷 質(zhì)比，證明這一負(fù)電荷也是電子。射線是盧瑟福（質(zhì)比，證明這一負(fù)電荷也是電子。射線是盧瑟福（E.Rutherford)E.Rutherford)在在18981898年發(fā)現(xiàn)的，不久，貝克勒爾年發(fā)現(xiàn)的，不久，貝克勒爾(H.B

25、ecqu -erel)(H.Becqu -erel)用磁場(chǎng)和電場(chǎng)用磁場(chǎng)和電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)法測(cè)得偏轉(zhuǎn)法測(cè)得( (射線的荷質(zhì)比和速度，證明射線的荷質(zhì)比和速度，證明( (射線也是高速電子射線也是高速電子 流。流。大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明：不論是陰極射線、大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明：不論是陰極射線、( (射線還是光電流，都是射線還是光電流，都是電子組成的；不論是由于強(qiáng)電場(chǎng)的電離、正離子的轟擊、紫外光的電子組成的；不論是由于強(qiáng)電場(chǎng)的電離、正離子的轟擊、紫外光的照射、金屬受灼熱還是放射性照射、金屬受灼熱還是放射性 物質(zhì)的自發(fā)輻射，都發(fā)射出同樣的物質(zhì)的自發(fā)輻射，都發(fā)射出同樣的帶電粒子電子。帶電粒子電子。 三、諾貝爾獎(jiǎng)得主和科學(xué)園

26、丁三、諾貝爾獎(jiǎng)得主和科學(xué)園丁 自陰極射線發(fā)現(xiàn)后，大批科學(xué)家包括希托夫、克魯克斯、瓦爾自陰極射線發(fā)現(xiàn)后，大批科學(xué)家包括希托夫、克魯克斯、瓦爾利、哥爾茨坦、赫茲、勒納德、佩蘭、湯姆遜等人研究了陰極射線利、哥爾茨坦、赫茲、勒納德、佩蘭、湯姆遜等人研究了陰極射線，歷時(shí)，歷時(shí)2020余年。在大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，湯姆遜最終發(fā)現(xiàn)了電余年。在大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，湯姆遜最終發(fā)現(xiàn)了電子的存在。因?qū)﹃帢O射線的研究作出突出貢獻(xiàn)的子的存在。因?qū)﹃帢O射線的研究作出突出貢獻(xiàn)的19051905年諾貝爾物理年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主勒納德教授在授獎(jiǎng)儀式上的演講有一段精彩的開場(chǎng)白。他學(xué)獎(jiǎng)得主勒納德教授在授獎(jiǎng)儀式上的演講有一段精

27、彩的開場(chǎng)白。他說：說：“這給了我一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，一方面談一下我的工作是如何依這給了我一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，一方面談一下我的工作是如何依靠了別人的工作，另一方面談一下后來的、或多或少是靠了別人的工作，另一方面談一下后來的、或多或少是 同時(shí)代的同時(shí)代的其他研究者的工作是如何在若干方面和我的工作相聯(lián)系。因此，用其他研究者的工作是如何在若干方面和我的工作相聯(lián)系。因此，用一個(gè)比喻，我尊敬的瑞典科學(xué)院的同行們，在你們的院士證書的扉一個(gè)比喻，我尊敬的瑞典科學(xué)院的同行們，在你們的院士證書的扉頁上用過的比喻，現(xiàn)在我不僅要講得到的果實(shí)，而且要講結(jié)出果實(shí)頁上用過的比喻，現(xiàn)在我不僅要講得到的果實(shí)，而且要講結(jié)出果實(shí)的果樹和栽

28、培它們的人。這個(gè)比喻對(duì)我的果樹和栽培它們的人。這個(gè)比喻對(duì)我 來說尤其合適，因?yàn)槲覜Q來說尤其合適，因?yàn)槲覜Q不是屬于收獲果實(shí)的人，我只是一個(gè)植樹的人，照料果樹的人或者不是屬于收獲果實(shí)的人，我只是一個(gè)植樹的人，照料果樹的人或者只是對(duì)這些有幫助的人。只是對(duì)這些有幫助的人?！崩占{德這兒指的比喻是瑞典科學(xué)院院士勒納德這兒指的比喻是瑞典科學(xué)院院士證書的證書的 扉頁上有一個(gè)盾形圖案，畫面是一個(gè)園丁在種植幼樹，上扉頁上有一個(gè)盾形圖案，畫面是一個(gè)園丁在種植幼樹，上面題有格言：面題有格言：“為了我們的后代。為了我們的后代。”勒納德因研究射線而獲諾貝爾勒納德因研究射線而獲諾貝爾獎(jiǎng)。他發(fā)現(xiàn)了陰極射線可以穿過鋁片繼續(xù)獎(jiǎng)。

29、他發(fā)現(xiàn)了陰極射線可以穿過鋁片繼續(xù) 在管外的空氣中行進(jìn)。在管外的空氣中行進(jìn)。他的發(fā)現(xiàn)是受到他老師赫茲的啟發(fā)，在赫茲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上作他的發(fā)現(xiàn)是受到他老師赫茲的啟發(fā)，在赫茲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上作 了改了改進(jìn)，成功地將陰極射線引出放電管外，使對(duì)陰極射線的研究工作有進(jìn)，成功地將陰極射線引出放電管外，使對(duì)陰極射線的研究工作有可能在比以可能在比以 前更簡(jiǎn)單、更方便的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行。使得勒納德以前更簡(jiǎn)單、更方便的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行。使得勒納德以及其他科學(xué)家進(jìn)行了一系列有及其他科學(xué)家進(jìn)行了一系列有 價(jià)值的實(shí)驗(yàn)研究。從這個(gè)意義上講價(jià)值的實(shí)驗(yàn)研究。從這個(gè)意義上講，勒納德是一個(gè)植樹的人，照料果樹的人。而收，勒納德是一個(gè)植樹的人，照

30、料果樹的人。而收 獲果實(shí)的是湯姆獲果實(shí)的是湯姆遜。是湯姆遜總結(jié)了遜。是湯姆遜總結(jié)了2020余年有關(guān)陰極射線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用巧妙的實(shí)余年有關(guān)陰極射線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用巧妙的實(shí) 驗(yàn)方法測(cè)定了陰極射線的荷質(zhì)比，最后確定了電子的存在。使驗(yàn)方法測(cè)定了陰極射線的荷質(zhì)比，最后確定了電子的存在。使2020余余年有關(guān)陰極射線的爭(zhēng)論告一段落。電子的發(fā)現(xiàn)打開了原子的大門，年有關(guān)陰極射線的爭(zhēng)論告一段落。電子的發(fā)現(xiàn)打開了原子的大門，開始了開始了2020世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛 猛進(jìn)的新紀(jì)元。享受現(xiàn)代文明的猛進(jìn)的新紀(jì)元。享受現(xiàn)代文明的人應(yīng)該感謝現(xiàn)代物理的植樹人之一、開創(chuàng)粒子物理實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)、人應(yīng)該感謝現(xiàn)代物理的植

31、樹人之一、開創(chuàng)粒子物理實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)、19061906年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主J.J.J.J.湯姆遜教授。湯姆遜教授。 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 盧瑟福盧瑟福(Ernest Rutherford,18711937)：生于新西蘭父親是農(nóng)民和工匠，母親是鄉(xiāng)生于新西蘭父親是農(nóng)民和工匠，母親是鄉(xiāng)村教師村教師,1894年從坎特布雷學(xué)院碩士畢業(yè)年從坎特布雷學(xué)院碩士畢業(yè),還因還因無線電實(shí)驗(yàn)研究方面有成績(jī)獲理學(xué)學(xué)士學(xué)無線電實(shí)驗(yàn)研究方面有成績(jī)獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)后，留校工作一年位畢業(yè)后，留校工作一年1895年進(jìn)英國(guó)年進(jìn)英國(guó)劍橋大學(xué)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)?？ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。1896年春末，年

32、春末，把研究方向轉(zhuǎn)到放射性上，把研究方向轉(zhuǎn)到放射性上，1898年到加拿大年到加拿大的麥吉爾大學(xué)任物理學(xué)教授的麥吉爾大學(xué)任物理學(xué)教授除教學(xué)之外，除教學(xué)之外，他繼續(xù)研究放射性他繼續(xù)研究放射性1907年他出任英國(guó)曼徹年他出任英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)教授，斯特大學(xué)的物理學(xué)教授，他是他是20世紀(jì)初最偉世紀(jì)初最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他1908年獲諾貝爾化學(xué)年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一生發(fā)表論文約獎(jiǎng)一生發(fā)表論文約215篇，著作篇，著作6種種，培養(yǎng)培養(yǎng)了了10位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者1937年年10月月19日患日患腸阻塞并發(fā)癥逝世，葬于倫敦威斯敏斯特大腸阻塞并發(fā)癥逝世，葬于倫敦威斯敏斯特大教堂

33、牛頓墓旁教堂牛頓墓旁返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 原子光譜的分立性：原子光譜的分立性：2.2.玻爾理論的基本假設(shè)玻爾理論的基本假設(shè) 定態(tài)假設(shè)：定態(tài)假設(shè)：原子系統(tǒng)只能處在一系列具有原子系統(tǒng)只能處在一系列具有不連續(xù)不連續(xù)能量能量的的穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)( (定態(tài)定態(tài)) )。定態(tài)時(shí)核外電子在一定。定態(tài)時(shí)核外電子在一定的軌道上的軌道上作圓周運(yùn)動(dòng)作圓周運(yùn)動(dòng)，但，但不發(fā)射不發(fā)射電磁波電磁波發(fā)射電磁波的頻率等于電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率發(fā)射電磁波的頻率等于電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率電子作螺旋運(yùn)動(dòng)的頻率連續(xù)變化電子作螺旋運(yùn)動(dòng)的頻率連續(xù)變化光譜為連續(xù)光譜光譜為連續(xù)光譜返返 回回上上 頁頁下下 頁頁hEEnkkn 量子化條件量子化

34、條件: :電子在穩(wěn)定圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌電子在穩(wěn)定圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道角動(dòng)量道角動(dòng)量L=mvrL=mvr必須等于必須等于h h/2/2 的整數(shù)倍，即的整數(shù)倍，即2hnL, 2 , 1nn2h返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 丹麥理論物理學(xué)家尼爾斯丹麥理論物理學(xué)家尼爾斯玻爾，玻爾，1885年年10月月7日生于哥本哈根，玻爾在日生于哥本哈根，玻爾在求學(xué)期間成績(jī)優(yōu)異，敢于創(chuàng)新，求學(xué)期間成績(jī)優(yōu)異，敢于創(chuàng)新，22歲歲就獲得就獲得丹麥皇家科學(xué)院金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)碌溁始铱茖W(xué)院金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢?6歲歲獲哥本哈根大學(xué)哲學(xué)獲哥本哈根大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位博士學(xué)位。先。先在電子發(fā)現(xiàn)者在電子發(fā)現(xiàn)者湯姆遜湯姆遜主持的劍橋大學(xué)主持的劍橋大學(xué)

35、卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作，后去曼徹斯特卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作，后去曼徹斯特學(xué)術(shù)中心拜學(xué)術(shù)中心拜盧瑟福盧瑟福為師。從此走上一為師。從此走上一條嶄新的道路，得到了充分發(fā)揮聰明條嶄新的道路，得到了充分發(fā)揮聰明才智的機(jī)會(huì)，富于創(chuàng)造性的玻爾才智的機(jī)會(huì)，富于創(chuàng)造性的玻爾用量用量子論修正了盧瑟夫的原子模型的缺陷子論修正了盧瑟夫的原子模型的缺陷，受到盧瑟福的贊揚(yáng)，并指點(diǎn)玻爾作進(jìn)受到盧瑟福的贊揚(yáng)，并指點(diǎn)玻爾作進(jìn)一步周密考慮和計(jì)算一步周密考慮和計(jì)算 1937年年，他來中國(guó)作學(xué)，他來中國(guó)作學(xué)術(shù)訪問，表達(dá)了對(duì)中國(guó)術(shù)訪問，表達(dá)了對(duì)中國(guó)人民的友好情誼。人民的友好情誼。返返 回回上上 頁頁下下 頁頁3.3.氫原子軌道半徑和能量的計(jì)算

36、氫原子軌道半徑和能量的計(jì)算rvmre220242hnmvrL mrnhv22202mehnrn, 2 , 1n 1n12rnrn(1)(1)軌道半徑軌道半徑返返 回回上上 頁頁下下 頁頁nnnremvE022421rvmre22024remvn022821nnreE0284222018menh 2202mehnrn返返 回回上上 頁頁下下 頁頁eVE6 .1311n 1n n0,nnEr4222018nmeEnh返返 回回上上 頁頁下下 頁頁1E1n2n3n4n2E3E4E返返 回回上上 頁頁下下 頁頁4 4、玻爾量子化對(duì)氫光譜的解釋、玻爾量子化對(duì)氫光譜的解釋 hEEnkkn)(11nkknk

37、nknEEhcc)11(8223204nkchmekn4222018nmeEnh 173204100973731. 18mchmeRH理論接近與實(shí)1710096776. 1mRH理論上理論上返返 回回上上 頁頁下下 頁頁萊曼系巴耳末系帕邢系n1234k k=1,=1,n n=2,3,=2,3,萊曼系萊曼系k k=2,=2,n n=3,4,=3,4, 巴爾末系巴爾末系k k=3,=3,n n=4,5,=4,5,帕邢系帕邢系)11(22nkRkn返返 回回上上 頁頁下下 頁頁返返 回回上上 頁頁下下 頁頁8-5 微觀粒子的波粒二象性微觀粒子的波粒二象性一一. .德布羅意波德布羅意波hmcE2hmv

38、phEphhmc222201cvhcmmvh2201cvvmh返返 回回上上 頁頁下下 頁頁德布羅意（德布羅意（LoulsVictorde Broglie 18921987）：法國(guó)，貴族家庭，法國(guó)，貴族家庭，物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者1818歲歲開始在巴黎開始在巴黎大學(xué)學(xué)習(xí)理論物理，但是因?yàn)榇蛩阊仄浼易鍌鹘y(tǒng)，以后從大學(xué)學(xué)習(xí)理論物理，但是因?yàn)榇蛩阊仄浼易鍌鹘y(tǒng)，以后從事外交活動(dòng)，他也學(xué)習(xí)歷史，并且于事外交活動(dòng)，他也學(xué)習(xí)歷史，并且于19091909年獲得歷史學(xué)年獲得歷史學(xué)位位由于他哥哥是一位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，擁有設(shè)備精良的私由于他哥哥是一位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，擁有設(shè)備精良的私人實(shí)驗(yàn)室，從事物理實(shí)驗(yàn)研

39、究因而德布羅意在學(xué)習(xí)歷史人實(shí)驗(yàn)室，從事物理實(shí)驗(yàn)研究因而德布羅意在學(xué)習(xí)歷史的同時(shí)，從事理論物理、尤其是關(guān)于的同時(shí)，從事理論物理、尤其是關(guān)于量子問題量子問題的研究。的研究。 19241924年年1111月月他以題為他以題為量子理論的研究量子理論的研究的論文通過博士的論文通過博士論文答辯全面論文答辯全面論述了物質(zhì)波理論論述了物質(zhì)波理論及其應(yīng)用畢業(yè)后，繼及其應(yīng)用畢業(yè)后，繼續(xù)留在巴黎大學(xué)，一直到續(xù)留在巴黎大學(xué)，一直到19621962年退休年退休 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 19271927年美國(guó)的年美國(guó)的戴維孫戴維孫和和革末革末實(shí)驗(yàn)證實(shí)了實(shí)物粒子實(shí)驗(yàn)證實(shí)了實(shí)物粒子波動(dòng)性波動(dòng)性鎳單晶鎳單晶探測(cè)器探測(cè)器

40、返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 同年，同年，小湯姆遜小湯姆遜的電子束穿過多的電子束穿過多晶薄膜后的衍射實(shí)驗(yàn)，得到了與晶薄膜后的衍射實(shí)驗(yàn)，得到了與x x射線實(shí)驗(yàn)極其相似的衍射圖樣射線實(shí)驗(yàn)極其相似的衍射圖樣返返 回回上上 頁頁下下 頁頁戴維孫戴維孫革末電子散射實(shí)驗(yàn)革末電子散射實(shí)驗(yàn)(1927(1927年年) )，觀測(cè)到電，觀測(cè)到電子衍射現(xiàn)象。子衍射現(xiàn)象。電電子子束束X射射線線衍射圖樣衍射圖樣相同相同電子雙縫干涉圖樣電子雙縫干涉圖樣l 物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：楊氏雙縫干涉圖樣楊氏雙縫干涉圖樣220/1cmhphvv返返 回回上上 頁頁下下 頁頁2021vmeU 02meUv vmh0002

41、meUmhUemh02m102 .1210UoA2 .12U返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 19261926年德國(guó)物理學(xué)家玻恩首先提出年德國(guó)物理學(xué)家玻恩首先提出概率波的概率波的概念概念：三三. .德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋返返 回回上上 頁頁下下 頁頁8-6 8-6 不確定度關(guān)系不確定度關(guān)系 經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)物體具有具有完完全確定全確定的位置、動(dòng)量、能量、角動(dòng)量等的位置、動(dòng)量、能量、角動(dòng)量等完全完全返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 電子單縫衍射實(shí)驗(yàn)：電子單縫衍射實(shí)驗(yàn)：x1yxpypxp1sin0ppx1sinppx1sinxxppxphxhpxhpxx返返 回回上上

42、 頁頁下下 頁頁hpxx2,2,2zyxpzpypx 同樣能量與時(shí)間之間也有如下的同樣能量與時(shí)間之間也有如下的不確定性關(guān)系不確定性關(guān)系：2tE返返 回回上上 頁頁下下 頁頁說明：說明： 不確定性關(guān)系說明不確定性關(guān)系說明微觀粒子微觀粒子不不可能可能同時(shí)同時(shí)具有具有確定確定的位置和動(dòng)的位置和動(dòng)量；粒子量；粒子位置位置的不確定量的不確定量越小越小，動(dòng)量動(dòng)量的不確定量就的不確定量就越大越大，反之，反之亦然亦然 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁m1010 xmpvxxxm210313410101 . 921005. 1m/s1077. 55vv2xxp 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 例例33顯像管中電子

43、加速電壓顯像管中電子加速電壓9 910103 3v v，設(shè)電束直徑設(shè)電束直徑為為0.10.11010-3-3m m ，求電子，求電子橫向速度橫向速度的不確定量。的不確定量。所以電子運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)來講是相當(dāng)確定的，波動(dòng)所以電子運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)來講是相當(dāng)確定的，波動(dòng)性不起什么實(shí)際作用，故電子運(yùn)動(dòng)仍可用經(jīng)典力性不起什么實(shí)際作用，故電子運(yùn)動(dòng)仍可用經(jīng)典力學(xué)處理。學(xué)處理。mx3101 . 0smxmvx58. 02vvx解：解：2xxp （由（由 算得算得 6 610107 7m/Sm/S）212eumvv返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 例例44波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為 =5000A=5000A的光，沿的光，沿x x正向傳

44、播，如測(cè)正向傳播，如測(cè)定定波長(zhǎng)的不準(zhǔn)確度波長(zhǎng)的不準(zhǔn)確度為為=5=5m m ，求，求同時(shí)同時(shí)測(cè)定光子測(cè)定光子位置位置坐標(biāo)的不準(zhǔn)確量坐標(biāo)的不準(zhǔn)確量解解：由：由 可得光的動(dòng)量不確定量量值可得光的動(dòng)量不確定量量值hP2xPhmhPxx40. 042222對(duì)對(duì) 微分微分: : hP 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁一一. .波函數(shù)波函數(shù))(2cos0 xtyy上式為上式為 的實(shí)數(shù)部分的實(shí)數(shù)部分 )(20 xtieyy為區(qū)別一般的波，奧地利物理學(xué)家為區(qū)別一般的波，奧地利物理學(xué)家薛定諤薛定諤提出用提出用物質(zhì)波物質(zhì)波波函數(shù)波函數(shù)描述描述微觀粒子微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)8-7 8-7 波函數(shù)波函數(shù) 薛定諤方程

45、薛定諤方程 波粒二象性波粒二象性 坐標(biāo)、動(dòng)量、軌道等概念失去意義，坐標(biāo)、動(dòng)量、軌道等概念失去意義，用一種波來描述，什么樣的波呢？用一種波來描述，什么樣的波呢？ 沿沿x x方向傳播的平面波波動(dòng)方程為方向傳播的平面波波動(dòng)方程為在彈性物質(zhì)中的波是物質(zhì)的位移構(gòu)成的。電磁波在彈性物質(zhì)中的波是物質(zhì)的位移構(gòu)成的。電磁波是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的變化。是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的變化。 返返 回回上上 頁頁下下 頁頁)(20,xtietxpxEtie0rpEtietr0,hEph)(20 xtieyy 0 0待定常數(shù)待定常數(shù)Pxie0Etie相當(dāng)于相當(dāng)于處處波函數(shù)的波函數(shù)的復(fù)振幅復(fù)振幅則反映波函數(shù)隨時(shí)間的變化則反映波函數(shù)隨時(shí)間的變化返

46、返 回回上上 頁頁下下 頁頁 1926年，年，德、玻恩德、玻恩指出：指出：“實(shí)物粒子的德布羅實(shí)物粒子的德布羅意波是一種意波是一種幾率波幾率波；t t時(shí)刻時(shí)刻粒子在空間處附近的體粒子在空間處附近的體積元積元dvdv中出現(xiàn)的中出現(xiàn)的幾率幾率dwdw與該處與該處波函數(shù)絕對(duì)值的平波函數(shù)絕對(duì)值的平方方成正比成正比”。 二二. .波函數(shù)的物理意義波函數(shù)的物理意義*dV dVdw2 復(fù)數(shù)復(fù)數(shù), , 不代表任何可觀測(cè)的物理量不代表任何可觀測(cè)的物理量，怎樣描述，怎樣描述狀態(tài)狀態(tài)? ? 波動(dòng)性與粒子性怎樣統(tǒng)一的？波動(dòng)性與粒子性怎樣統(tǒng)一的？ 2),(tr單個(gè)粒子在何處單個(gè)粒子在何處出現(xiàn)是出現(xiàn)是隨機(jī)隨機(jī)的的，但在各處

47、出現(xiàn)的，但在各處出現(xiàn)的幾率幾率具具有確定的分布有確定的分布。pxEtie0返返 回回上上 頁頁下下 頁頁在整個(gè)空間總能找到粒子，應(yīng)有在整個(gè)空間總能找到粒子，應(yīng)有12dV即即: :波動(dòng)性波動(dòng)性是單個(gè)粒子所具有的特性，粒子數(shù)是單個(gè)粒子所具有的特性，粒子數(shù)分布分布是單個(gè)粒子是單個(gè)粒子幾率分布幾率分布的累計(jì)效應(yīng)的累計(jì)效應(yīng)。大量粒子在空。大量粒子在空間某處的間某處的分布密度大分布密度大的地方，從波動(dòng)的觀點(diǎn)講，的地方，從波動(dòng)的觀點(diǎn)講，也就是單個(gè)也就是單個(gè)粒子在該點(diǎn)出現(xiàn)的幾率大粒子在該點(diǎn)出現(xiàn)的幾率大的地方。的地方。返返 回回上上 頁頁下下 頁頁四四. .薛定諤方程薛定諤方程pxEtietx0,2222pxmpxm222222mpE22EitEtitixm2222-一維運(yùn)動(dòng)自由粒子的一維運(yùn)動(dòng)自由粒子的含時(shí)薛定諤方程含時(shí)薛定諤方程返返 回回上上 頁頁下下 頁頁 在勢(shì)場(chǎng)在勢(shì)場(chǎng)U U( (x x,t),t)中：中：粒子的總能量為粒子的總能量為),(txUEEk),(22txUmpEit),(22txUmpiEtititxUxm),(2222),(22txUmpti222222xmmp一維運(yùn)動(dòng)粒一維運(yùn)動(dòng)粒子含時(shí)薛定諤方程子含時(shí)薛定諤方程返返 回回上上 頁頁下下 頁頁titxUxm),(2222推